一、定义
方法 是与对象实例绑定的特殊函数。
方法 是面向对象编程的基本概念,用于维护和展示对象的自身状态。对象是内敛的,每个实例都有各自不同的独立特征,以 属性 和 方法 来暴露对外通信接口。普通函数则专注于算法流程,通过接收参数来完成特定逻辑运算,并返回最终结果。换句话说,方法是有关联状态的,而函数通常没有。
方法 和 函数 定义语法区别的在于前者有 前置实例 接收参数(receiver),编译器以此确定方法所属类型。在某些语言里,尽管没有显示定义,但会在调用时隐式传递 this 实例参数。
可以为 当前包,以及除 接口 和 指针 以外的任何类型定义方法。
type N int func (n N) toString() string { return fmt.Sprintf("%#x", n) } func main() { var a N = 5 println(a.toString()) }
输出:
0x19
方法同样不支持重载(overload)。receiver 参数名没有限制,按惯例会选用简短有意义的名称(不推荐使用 this、self)。如果 方法内部并不引用实例,可省略参数名,仅保留类型。
type N int func (N) test() { println("hi!") }
方法 可看作特殊的函数,那么 receiver 的类型自然可以是 基础类型 或 指针类型。这会关系到调用时对象实例是否被复制。
type N int func (n N) value() { // func value(n N) n++ fmt.Printf("v: %p, %v\n", &n, n) } func (n *N) pointer() { // func pointer(n *N) (*n)++ fmt.Printf("p: %p, %v\n", n, *n) } func main() { var a N = 25 a.value() a.pointer() fmt.Printf("a: %p, %v\n", &a, a) }
输出:
v: 0xc42000a290, 26 // receiver 被复制 p: 0xc42000a268, 26 a: 0xc42000a268, 26
可使用 实例值 或 指针 调用方法,编译器会根据方法 receiver 类型自动在 基础类型 和 指针类型 间转换。
func main() { var a N = 25 p := &a a.value() a.pointer() p.value() p.pointer() }
输出:
v: 0xc42000a290, 26 p: 0xc42000a268, 26 v: 0xc42000a2c0, 27 p: 0xc42000a268, 27
不能用多级指针调用方法。
func main() { var a N = 25 p := &a p2 := &p p2.value() // 错误:calling method value with receiver p2 (type **N) // requires explicit dereference p2.pointer() // 错误:calling method pointer with receiver p2 (type **N) // requires explicit dereference }
指针类型的 receiver 必须是合法指针(包括 nil),或能获取实例地址。
type X struct {} func (x *X) test() { println("hi!", x) } func main() { var a *X a.test() // 相当于 test(nil) X{}.test() // 错误:cannot take the address of X literal }
将方法看作普通函数,就很容易理解 receiver 的传参方式。
如何选择方法的 receiver 类型?
- 要修改实例状态,用 *T;
- 无须修改状态的 小对象 或 固定值,建议用 T;
- 大对象建议用 *T,以减少复制成本;
- 引用类型、字符串、函数 等指针包装对象,直接用 T;
- 若包含 Mutex 等同步字段,用 *T,避免因复制造成锁操作无效;
- 其他无法确定的情况,都用 *T;
二、匿名字段
可以像访问匿名字段成员那样调用方法,由编译器负责查找。
type data struct { sync.Mutex buf [1024]byte } func main() { d := data{} d.Lock() // 编译器会处理为 sync.(*Mutex).Lock() 调用 defer d.Unlock() }
方法也会有同名遮蔽问题。但利用这种特性,可实现类似覆盖(override)操作。
type user struct {} type manager struct { user } func (user) toString() string { return "user" } func (m manager) toString() string { return m.user.toString() + "; manager" } func main() { var m manager println(m.toString()) println(m.user.toString()) }
输出:
user; manager user
尽管能直接访问匿名字段的 成员 和 方法,但它们依然不属于继承关系。
三、方法集
类型有一个与之相关的方法集(method set),这决定了它是否实现某个接口。
- 类型 T 方法集 包含所有 receiver T 方法;
- 类型 *T 方法集 包含所有 receiver T + *T 方法;
- 匿名嵌入 S,T 方法集 包含所有 receiver S 方法;
- 匿名嵌入 *S,T 方法集 包含所有 receiver S + *S 方法;
- 匿名嵌入 S 或 *S,*T 方法集 包含所有 receiver S + *S 方法;
可利用反射(reflect)测试这些规则。
type S struct {} type T struct { S // 匿名嵌入字段 } func (S) SVal() {} func (*S) SPtr() {} func (T) TVal() {} func (*T) TPtr() {} // 显示方法集里所有方法名字 func methodSet(a interface{}) { t := reflect.TypeOf(a) for i, n := 0, t.NumMethod(); i < n; i++ { m := t.Method(i) fmt.Println(m.Name, m.Type) } } func main() { var t T methodSet(t) // 显示 T 方法集 println("----------") methodSet(&t) // 显示 *T 方法集 }
SVal func(main.T) TVal func(main.T) ---------- SPtr func(*main.T) SVal func(*main.T) TPtr func(*main.T) TVal func(*main.T)
输出结果符合预期,但我们也注意到某些方法的 receiver 类型发生了改变。真实情况是,这些都是由编译器按方法集所需自动生成的额外包装方法。
$ nm test | grep "main\." ...
方法集 仅影响 接口实现 和 方法表达式转换,与通过 实例 或 实例指针 调用方法无关。实例并不使用方法集,而是直接调用(或通过隐式字段名)。
很显然,匿名字段就是为方法集准备的。否则,完全没必要为少写个字段名而大费周章。
面向对象的三大特征“封装”、“继承”和“多态”,Go 仅实现了部分特征,它更倾向于“组合优先于继承”这种思想。将模块分解成相互独立的更小单元,分别处理不同方面的需求,最后以匿名嵌入方式组合到一起,共同实现对外接口。而且其简短一致的调用方式,更是隐藏了内部实现细节。
组合没有父子依赖,不会破坏封装。且整体和布局松耦合,可任意增加来实现扩展。各单元持有单一职责,互无关联,实现和维护更加简单。
尽管接口也是多态的一种实现形式,但我认为应该和基于继承体系的多态分离开来。
四、表达式
方法 和 函数 一样,除直接调用外,还可赋值给变量,或作为参数传递。依照具体引用方式的不同,可分为 expression 和 value 两种状态。
Method Expression
通过类型引用的 method expression 会被还原为 普通函数样式,receiver 是第一参数,调用时须显式传参。至于类型,可以是 T 或 *T,只要目标方法存在于该类型方法集中即可。
type N int func (n N) test() { fmt.Printf("test.n: %p, %d\n", &n, n) } func main() { var n N = 25 fmt.Printf("main.n: %p, %d\n", &n, n) f1 := N.test // func(n N) f1(n) f2 := (*N).test // func(n *N) f2(&n) // 按方法集中的签名传递正确类型的参数 }
输出:
main.n: 0xc42008c030, 25 test.n: 0xc42008c048, 25 test.n: 0xc42008c058, 25
尽管 *N 方法集包装的 test() 方法 receiver 类型不同,但编译器会保证按原定义类型拷贝传值。
当然,也可直接以表达式方式调用。
Method Value
基于 实例 或 指针引用 的 method value,参数签名不会改变,依旧按正常方式调用。但当 method value 被赋值给变量或作为参数传递时,会立即计算并复制该方法执行所需的 receiver 对象,与其绑定,以便在稍后执行时,能隐式传入 receiver 参数。
type N int func (n N) test() { fmt.Printf("test.n: %p, %v\n", &n, n) } func main() { var n N = 100 p := &n n++ f1 := n.test // 因为 test 方法的 receiver 是 N 类型,所以复制 n,等于 101 n++ f2 := p.test // 复制 *p,等于 102 n++ fmt.Printf("main.n: %p, %v\n", p, n) f1() f2() }
输出:
main.n: 0xc42000a268, 103 test.n: 0xc42000a2a0, 101 test.n: 0xc42000a2b0, 102
编译器会为 method value 生成一个包装函数,实现间接调用。至于 receiver 复制,和闭包的实现方法基本相同,打包成 funcval,经由 DX 寄存器传递。
当 method value 作为参数时,会复制含 receiver 在内的整个 method value。
type N int func (n N) test() { fmt.Printf("test.n: %p, %v\n", &n, n) } func call(m func()) { m() } func main() { var n N = 100 p := &n fmt.Printf("main.n: %p, %v\n", p, n) n++ call(n.test) n++ call(p.test) }
输出:
main.n: 0xc420072188, 100 test.n: 0xc4200721c0, 101 test.n: 0xc4200721d0, 102
当然,如果目标方法的 receiver 是指针类型,那么被复制的仅是指针(注:指针值,及指针指向的内容没有变!)。
type N int func (n *N) test() { fmt.Printf("test.n: %p, %v\n", n, *n) } func main() { var n N = 100 p := &n n++ f1 := n.test // 因为 test 方法的 receiver 是 *N 类型,所以复制 &n n++ f2 := p.test // 复制 p 指针 n++ fmt.Printf("main.n: %p, %v\n", p, n) f1() // 延迟调用,n == 103 f2() }
输出:
main.n: 0xc420072188, 103 test.n: 0xc420072188, 103 test.n: 0xc420072188, 103
只要 receiver 参数类型正确,使用 nil 同样可以执行。
type N int func (N) value() {} func (*N) pointer() {} func main() { var p *N p.pointer() // method value (*N)(nil).pointer() // method value (*N).pointer(nil) // method expression //p.value() // 报错:panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference }