[Golang] Struct

此篇為各筆記之整理，非原創內容，資料來源可見下方連結與文後參考資料： 👍 Structures in Go (structs) @ medium > rungo

TL;DR

type Person struct {
	firstName string
}

foo := struct {
  Hello string
}{
  Hello: "World",
}

三種宣告 Person struct 的方式：

• 使用 new syntax：第二種和第三種寫法是一樣的

var user1 *Person 		// nil
user2 := &Person{} 		// {}，user2.firstName 會是 ""
user3 := new(Person)	// {}，user3.firstName 會是 ""

structs 是在 GO 中的一種資料型態，它就類似 JavaScript 中的物件（Object）或是 Ruby 中的 Hash。

定義與使用基本的 struct

建立一個 person 型別，它本質上是 struct：

// STEP 1：建立一個 person 型別，它本質上是 struct
type Person struct {
	firstName string
	lastName  string
}

// 等同於
type Person struct {
  firstName, lastName string
}

有幾種不同的方式可以根據 struct 來建立變數的：

func main() {
	// 方法一：根據資料輸入的順序決定誰是 firstName 和 lastName
  alex := Person{"Alex", "Anderson"}

  // 直接取得 struct 的 pointer
  alex := &Person{"Alex", "Anderson"}

	// 方法二（建議）
	alex := Person{
		firstName: "Alex",
		lastName:  "Anderson",
	}

  // 方法三：先宣告再賦值
  var alex Person
	alex.firstName = "Alex"
	alex.lastName = "Anderson"
}

輸出建立好的 struct：

fmt.Printf("%v+", alex)   // {firstName:Alex lastName:Anderson}
fmt.Println(alex)         // {Alex Anderson}

定義匿名的 struct（anonymous struct）

也可以不先宣告 struct 直接建立個 struct：

foo := struct {
  Hello string
}{
  Hello: "World",
}

當 pointer 指稱到的是 struct 時

當 pointer 指稱到的是 struct 時，可以直接使用這個 pointer 來對該 struct 進行設值和取值。在 golang 中可以直接使用 pointer 來修改 struct 中的欄位。一般來說，若想要透過 struct pointer（&v）來修改該 struct 中的屬性，需要先解出其值（*p）後使用 (*p).X = 10，但這樣做太麻煩了，因此在 golang 中允許開發者直接使用 p.X 的方式來修改：

type Person struct {
	name string
	age  int32
}

func main() {
	p := &Person{
		name: "Aaron",
	}

  // golang 中允許開發者直接使用 `p.age` 的方式來設值與取值
	p.age = 10  // 原本應該要寫 (*p).X = 10
	fmt.Printf("%+v", p) // {name:Aaron age:10}
}

另外，使用 struct pointer 時才可以修改到原本的物件，否則會複製一個新的：

func main() {
	r1 := rectangle{"Green"}

    // 複製新的，指稱到不同位置
	r2 := r1
	r2.color = "Pink"
	fmt.Println(r2) // Pink
	fmt.Println(r1) // Green

    // 指稱到相同位置
	r3 := &r1
	r3.color = "Red"
	fmt.Println(r3) // Red
	fmt.Println(r1) // Red
}

在 struct 內關聯另一個 struct（nested struct）

在一個 struct 內可以包含另一個 struct：

// STEP 1：定義外層 struct
type person struct {
	firstName string
	lastName  string
	contact   contactInfo
}

// STEP 2：定義內層 struct
type contactInfo struct {
	email   string
	zipCode int
}

func main() {
	// STEP 3：建立變數
	jim := person{
		firstName: "Jim",
		lastName:  "Party",
		contact: contactInfo{
			email:   "jim@gmail.com",
			zipCode: 94000,
		},
	}

	alex := person{
		firstName: "Alex",
		lastName:  "Anderson",
	}

	// STEP 4：印出變數
	fmt.Printf("%+v\n", jim) // {firstName:Jim lastName:Party contact:{email:jim@gmail.com zipCode:94000}}
	fmt.Println(jim)         // {Jim Party {jim@gmail.com 94000}}

	fmt.Printf("%+v\n", alex) // {firstName:Alex lastName:Anderson contact:{email: zipCode:0}}
	fmt.Println(alex)         // {Alex Anderson { 0}}
}

Struct field Tag(meta-data)

struct field tag 會在 struct 的 value 後面使用 backtick 來表示，例如 json:"name"：

type User struct {
    Name          string    `json:"name"`
    Password      string    `json:"-"`
    PreferredFish []string  `json:"preferredFish,omitempty"`
    CreatedAt     time.Time `json:"createdAt"`
}

在 field tag 中還能帶入其他關鍵字，舉例來說：

• omitempty：指的是該欄位沒值的話，就不要顯示欄位名稱
• -：表示忽略掉該欄位，Marshal 時該欄位不會出現在 JSON 中，Unmarshal 時該欄位也不會被處理

Anonymous fields

在 struct 中不一定要替欄位建立名稱，而是可以直接使用 data types，而 Go 會使用這個 data type 當作欄位名稱：

type AnonymousField struct {
	string // 相似於 string string
	bool   // 相似於 bool bool
	int    // 相似於 int int
}

func main() {
	anonymousField := AnonymousField{
		"person", true, 30,
	}

	fmt.Printf("%+v", anonymousField)  // {string:person bool:true int:30}
}

Function Fields

struct 中的 field 也可以是 function

type GetDisplayNameType func(string, string) string

type Person struct {
	FirstName, LastName string
	GetDisplayName      GetDisplayNameType
}

func main() {
	p := Person{
		FirstName: "Aaron",
		LastName:  "Chen",
		GetDisplayName: func(firstName, lastName string) string {

			return firstName + " " + lastName
		},
	}

	displayName := p.GetDisplayName(p.FirstName, p.LastName)
	fmt.Println(displayName) // Aaron Chen
}

Promoted fields / Anonymous / Embedded

• Promoted fields and methods in Go @ medium > golangspec
• Structures in Go (structs) @ medium > rungo

定義 Promoted fields 的 struct

在 Golang 中 struct 的 fields name 可以省略，沒有 field name 的 name 被稱作 anonymous 或 embedded。在這種情況下，會直接使用 「Type 的名稱」來當作 field name：

// https://medium.com/golangspec/promoted-fields-and-methods-in-go-4e8d7aefb3e3
type Person struct {
	name string
	age  int32
}

func (p Person) IsAdult() bool {
	return p.age >= 18
}

type Employee struct {
	position string
}

func (e Employee) IsManager() bool {
	return e.position == "manager"
}

type Record struct {
	Person
	Employee
}

func main() {

	fmt.Printf("%+v", record)
}

⚠️ 如果 nested anonymous struct 中的欄位和其 parent struct 的欄位名稱有衝突時，則該欄位不會被 promoted。

在 Promoted fields 中設值

對於 Promoted fields 來說，可以直接使用 . 來設值：

// 正確：可以直接使用 . 來對 promoted fields 設值
func main() {
	record := Record{}
	record.name = "record"
	record.age = 29
	record.position = "software engineer"

	fmt.Printf("%+v", record)
}

對於 anonymous (embedded) fields 的欄位（field）或方法（method）稱作 prompted，它們就像一般的欄位一樣，但是不能跳過 Type 的名稱直接用 struct literals 的方式來賦值：

// 錯誤用法：不能在未明確定義 promoted fields 名稱的情況下，使用 struct literals 設值
func main() {
	record := Record{
		name:     "record",
		age:      29,
		position: "software engineer",
	}

	fmt.Printf("%+v", record)
}

如此會出現錯誤訊息：

cannot use promoted field Person.name in struct literal of type Record
cannot use promoted field Person.age in struct literal of type Record
cannot use promoted field Employee.position in struct literal of type Record

但如果你是明確的定義 embedded 的結構的話，是可以的：

// 正確：明確定義要設值的 promoted fields 名稱為何
func main() {
	record := Record{
		Person: Person{
			name: "record",
			age:  29,
		},
		Employee: Employee{
			position: "software engineer",
		},
	}

	fmt.Printf("%+v", record)
}

在 Promoted fields 中取值

不論有沒有使用明確的 promoted fields 名稱，都可以取值：

func main() {
	record := Record{
		Person: Person{
			name: "record",
			age:  29,
		},
		Employee: Employee{
			position: "software engineer",
		},
	}

  // 不論有沒有使用明確的 promoted fields 名稱，都可以取值
	fmt.Println("name", record.name)             // 29
	fmt.Println("Person.age", record.Person.age) // 29

	fmt.Println("position", record.position)                   // software engineer
	fmt.Println("Employee.position", record.Employee.position) // software engineer
}

範例程式碼

Person 有 Name 且可以 Introduce，而 Saiyan 是 Person，因此它也有 Name 且可以 Introduce：

// STEP 1：建立 Person struct 與其 Method
type Person struct {
	Name string
}

func (p *Person) Introduce() {
	fmt.Printf("Hi, I'm %s\n", p.Name)
}

// STEP 2：建立 Saiyan struct，並將 Person embed 在內
// 意思是 Saiyan 是 Person，而不是 Saiyan「有一個」Person
type Saiyan struct {
	*Person
	Power int
}

func main() {
	// STEP 3：建立 goku
	goku := &Saiyan{
		Person: &Person{"Goku"},
		Power:  9001,
	}

	// STEP 4：可以直接使用 goku.Name，也可以使用 goku.Person.Name
	fmt.Println(goku.Name)        // Goku
	fmt.Println(goku.Person.Name) // Goku

	// STEP 5：方法在使用時也一樣
	goku.Introduce()        // Hi, I'm Goku
	goku.Person.Introduce() // Hi, I'm Goku
}

Interface Fields (Nested interface)

struct 中的欄位也可以是 interface，以 Employee 這個 struct 來說，其中的 salary 欄位其型別是 Salaried 這個 interface，也就是是說 salary 這個欄位的值，一定要有實作出 Salaried 的方法，如此 salary 才會符合該 interface 的 type：

• struct 中的 { salary Salaried } 表示 salary 要符合 Salaried interface type
• 要符合該 interface type，表示 salary 要實作 Salaried interface 中所定義的 method signatures
• 在定義 ross 變數時，因為 Salary 這個 struct 已經實作了 Salaried，因此可以放到 salary 這個欄位中

type Salaried interface {
	getSalary() int
}

type Salary struct {
	basic, insurance, allowance int
}

func (s Salary) getSalary() int {
	return s.basic + s.insurance + s.allowance
}

type Employee struct {
	firstName, lastName string
	salary              Salaried // 只要 salary 實作了 Salaried，就可以 Salaried interface type
}

func main() {
	ross := Employee{
		firstName: "Ross",
		lastName:  "Geller",
    // 因為 Salary struct 已經實作了 Salaried，因此可以當作 salary 的欄位值
		salary: Salary{
			1100, 50, 50,
		},
	}

	fmt.Println("Ross's salary is", ross.salary.getSalary())
}

anonymously nested interface

同樣的，當該 struct 的欄位沒有填寫時（anonymous fields），interface 中所定義的方法也可以被 promoted：

• 在定義 Employee struct 時使用了 Salaried 作為 anonymous field
• 在對 Employee 時，因為 Salary struct 有實作 Salaried，因此可以當作 Employee struct 中 Salaried 的值
• 由於 promoted 這作用，可以直接使用 ross.getSalary() 方法，而不需要使用 ross.Salaried.getSalary()

type Salaried interface {
	getSalary() int
}

// Salary 實作了 getSalary() 的方法，因此可以算是 Salaried type（polymorphism）
type Salary struct {
	basic, insurance, allowance int
}

func (s Salary) getSalary() int {
	return s.basic + s.insurance + s.allowance
}

//
type Employee struct {
	firstName, lastName string
	Salaried
}

func main() {
	ross := Employee{
		firstName: "Ross",
		lastName:  "Geller",
		// 因為 Salary 實作了 Salaried，因此可以作為 Salaried 的欄位值
		Salaried: Salary{
			1000, 50, 50,
		},
	}

	// 由於 method 會被 promoted，因此可以直接呼叫 ross.getSalary() 的方法
	// 而不需要使用 ross.Salaried.getSalary()
	fmt.Println("Ross's salary is", ross.getSalary())
}

匯出的欄位（Exported fields）

如同 package 中的變數一樣，struct 中的欄位只有在欄位名稱以大寫命名時才會 export 出去，其他 package 中才能取用得到：

// ./car/car.go
package car

type Car struct {
	Name  string
	price float32
}

因為 car package 中的 Car struct 中的 price 並沒有 export 出來，因此在 main package 中不能使用：

// ./main.go
package main
import "sandbox/go-sandbox/car"

// 錯誤發生！price 並沒有 export 出來被使用
// unknown field 'Price' in struct literal of type Car (but does have price)
func main() {
	c := car.Car{
		Name:  "Toyota",
		price: 1000,
	}

	fmt.Println(c)
}

如果想要使用 car package 中的 Car Type 時，主要沒有想要對 unexported field 做事，則不會報錯，在沒有 exported 出來的 fields 則會取得 zero value：

func main() {
	c := car.Car{
		Name: "Toyota",
	}

	fmt.Println(c)
}

struct 的比較（Struct comparison）

當兩個 struct 的 type 和 field value 都相同時，兩個 struct 可以被視為相同：

func main() {
	p := Person{
		FirstName: "Aaron",
		LastName:  "Chen",
	}

	a := Person{
		FirstName: "Aaron",
		LastName:  "Chen",
	}

	fmt.Println(p == a)  // true
}

但若在 struct 中有 field 的 type 是無法比較的話（例如，map），那麼這兩個 struct 將無法進行比較：

type Person struct {
	FirstName, LastName string
	leaves              map[string]int
}

會跳出錯誤訊息：

invalid operation: p == a (struct containing map[string]int cannot be compared)

辨認 Struct Type 的名稱

使用 reflect.TypeOf 和 reflect.ValueOf().Kind() 可以用來判斷該 struct 的 struct type 名稱，以及變數的實際 type：

func main() {
	u := User{
		Name:     "Sammy the Shark",
		Password: "fisharegreat",
	}

	fmt.Println(reflect.TypeOf(u))         // main.User
	fmt.Println(reflect.ValueOf(u).Kind()) // struct

	up := &User{
		Name:      "Sammy the Shark",
		Password:  "fisharegreat",
		CreatedAt: time.Now(),
	}

	fmt.Println(reflect.TypeOf(up))         // *main.User
	fmt.Println(reflect.ValueOf(up).Kind()) // ptr
}

參考

• Structures in Go (structs) @ medium > rungo
• Go: The Complete Developer's Guide (Golang) @ Udemy by Stephen Grider