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Go类型系统概述

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概念：基本类型（basic type）

内置基本类型已经在前面的文章基本类型和它们的字面量表示一文中介绍过了。 为了本文的完整性，这些内置类型重新被列在这里：

  • 内置字符串类型：string.
  • 内置布尔类型：bool.
  • 内置数值类型：
    • int8、uint8（byte）、int16、uint16、int32（rune）、uint32、int64、uint64、int、uint、uintptr。
    • float32、float64。
    • complex64、complex128。

注意，byte是uint8的一个内置别名，rune是int32的一个内置别名。 下面将要提到如何声明自定义的类型别名。

除了字符串类型，《Go语言101》后续其它文章将不再对其它基本类型做详细讲解。

概念：组合类型（composite type）

Go支持下列组合类型：

  • 指针类型 - 类C指针
  • 结构体类型 - 类C结构体
  • 函数类型 - 函数类型在Go中是一种一等公民类别
  • 容器类型，包括:
    • 数组类型 - 定长容器类型
    • 切片类型 - 动态长度和容量容器类型
    • 映射类型（map）- 也常称为字典类型。在标准编译器中映射是使用哈希表实现的。
  • 通道类型 - 通道用来同步并发的协程
  • 接口类型 - 接口在反射和多态中发挥着重要角色

非定义组合类型可以用它们各自的字面表示形式来表示。 下面是一些各种不同种类的非定义组合类型字面表示形式的例子（非定义类型将在下面解释）：

// 假设T为任意一个类型，Tkey为一个支持比较的类型。

*T         // 一个指针类型
[5]T       // 一个元素类型为T、元素个数为5的数组类型
[]T        // 一个元素类型为T的切片类型
map[Tkey]T // 一个键值类型为Tkey、元素类型为T的映射类型

// 一个结构体类型
struct {
    name string
    age  int
}

// 一个函数类型
func(int) (bool, string)

// 一个接口类型
interface {
    Method0(string) int
    Method1() (int, bool)
}

// 几个通道类型
chan T
chan<- T
<-chan T

语法：类型定义（type definition declaration）

（类型定义又称类型定义声明。在Go 1.9之前，类型定义被称为类型声明并且是唯一的一种类型声明形式。 但是自从Go 1.9，类型定义变成了两种类型声明形式之一。另一种新的类型声明形式为下一节将要介绍的类型别名声明。）

在Go中，我们可以用如下形式来定义新的类型。在此语法中，type为一个关键字。

// 定义单个类型。
type NewTypeName SourceType

// 定义多个类型。
type (
    NewTypeName1 SourceType1
    NewTypeName2 SourceType2
)

的类型名必须为标识符。但是请注意：包级类型（以及下一节将要介绍的类型别名）的名称不能为init。

上例中的第二个类型声明中包含两个类型描述（type specification）。 如果一个类型声明包含多于一个的类型描述，这些类型描述必须用一对小括号()括起来。

注意：

  • 一个新定义的类型和它的源类型为两个不同的类型。
  • 在两个不同的类型定义中的定义的两个类型肯定为两个不同的类型。
  • 一个新定义的类型和它的源类型的底层类型（将在下面介绍）一致并且它们的值可以相互显式转换。
  • 类型定义可以出现在函数体内。

一些类型定义的例子：

// 下面这些新定义的类型和它们的源类型都是基本类型。
type (
        MyInt int
        Age   int
        Text  string
)

// 下面这些新定义的类型和它们的源类型都是组合类型。
type IntPtr *int
type Book struct{author, title string; pages int}
type Convert func(in0 int, in1 bool)(out0 int, out1 string)
type StringArray [5]string
type StringSlice []string

func f() {
        // 这三个新定义的类型名称只能在此函数内使用。
        type PersonAge map[string]int
        type MessageQueue chan string
        type Reader interface{Read([]byte) int}
}

　　

语法：类型别名声明（type alias declaration）

类型别名声明是一种在Go 1.9中新增的类型声明形式。）

上面已经提到了，Go中有两个内置类型别名：byte（类型uint8的别名）和rune（类型int32的别名）。 在Go 1.9之前，它们是Go中仅有的两个类型别名。

从Go 1.9开始，我们可以使用下面的语法来声明自定义类型别名。此语法和类型定义类似，但是请注意其中多了一个等号=。

type (
    Name = string
    Age  = int
)

type table = map[string]int
type Table = map[Name]Age

类型别名也必须为标识符。同样地，类型别名可以被声明在函数体内。

在上面的类型别名声明的例子中，Name是内置类型string的一个别名，它们表示同一个类型。 同样的关系对下面的几对类型表示也成立：

  • 别名Age和内置类型int。
  • 别名table和映射类型map[string]int。
  • 别名Table和映射类型map[Name]Age。

事实上，文字表示形式map[string]int和map[Name]Age也表示同一类型。 所以，table和Table一样表示同一个类型。

注意，尽管两个别名table和Table表示同一个类型，但Table是导出的，所以它可以被其它包引入使用，而table却不可以。

类型别名声明在重构一些大的Go项目等场合很有用。 在通常编程中，类型定义声明使用得更广泛。

概念：定义类型和非定义类型（defined type and undefined type）

一个定义类型是一个在某个类型定义声明中定义的类型。

所有的基本类型都是定义类型。一个非定义类型一定是一个组合类型。

在下面的例子中，别名C和类型字面表示[]string都表示同一个非定义类型。 类型A和别名B均表示同一个定义类型。

type A []string
type B = A
type C = []string

概念：有名类型和无名类型（named type and unnamed type）

在Go 1.9之前，有名类型这一术语准确地定义在Go白皮本中。它曾被定义为一个有名字的类型。 随着Go 1.9中引入的类型别名新特性，此术语被从白皮书中删除了，原因是它可能会造成一些理解上的困惑。 比如，一些类型字面表示（比如上一节出现中的别名C）是一个标识符（即一个名称），但是它们所表示的类型（比如[]string）在Go 1.9之前却被称为无名类型。

为了避免出现这样的困惑，从Go 1.9开始，一个新的术语定义类型被引入来填补移除有名类型后的空白。 然而此举也给一些概念解释造成了新的障碍，或者形成了一些尴尬的局面。 为了避免这些尴尬的局面和解释上的障碍，Go语言101中的文章将遵守如下原则：
  • 一个类型别名将不会被称为一个类型，尽管我们常说它表示着一个类型。
  • 术语有名类型和定义类型将被视为完全相同的概念。（同样地，无名类型和非定义类型亦为同一概念。） 换句话说，当提到“一个类型别名T是一个有名类型”，其实际意义是类型别名T表示着一个有名类型。 如果T表示着一个无名类型，则我们不应该说T是一个有名类型，即使别名T它本身拥有一个名字。
  • 当我们提及一个类型名（称），它可能是一个定义类型的名称，也可能是一个类型别名的名称。

概念：底层类型（underlying type）

在Go中，每个类型都有一个底层类型。规则：

  • 一个内置类型的底层类型为它自己。
  • unsafe标准库包中定义的Pointer类型的底层类型是它自己。（至少我们可以认为是这样。事实上，关于unsafe.Pointer类型的底层类型，官方文档中并没有清晰的说明。我们也可以认为unsafe.Pointer类型的底层类型为*T，其中T表示一个任意类型。）
  • 一个非定义类型（必为一个组合类型）的底层类型为它自己。
  • 在一个类型声明中，新声明的类型和源类型共享底层类型。
一个例子： 
// 这四个类型的底层类型均为内置类型int。
type (
    MyInt int
    Age   MyInt
)

// 下面这三个新声明的类型的底层类型各不相同。
type (
    IntSlice   []int   // 底层类型为[]int
    MyIntSlice []MyInt // 底层类型为[]MyInt
    AgeSlice   []Age   // 底层类型为[]Age
)

// 类型[]Age、Ages和AgeSlice的底层类型均为[]Age。
type Ages AgeSlice

如何溯源一个声明的类型的底层类型？规则很简单，在溯源过程中，当遇到一个内置类型或者非定义类型时，溯源结束。 以上面这几个声明的类型为例，下面是它们的底层类型的溯源过程：

MyInt → int
Age → MyInt → int
IntSlice → []int
MyIntSlice → []MyInt → []int
AgeSlice → []Age → []MyInt → []int
Ages → AgeSlice → []Age → []MyInt → []int

在Go中，

  • 底层类型为内置类型bool的类型称为布尔类型；
  • 底层类型为任一内置整数类型的类型称为整数类型；
  • 底层类型为内置类型float32或者float64的类型称为浮点数类型；
  • 底层类型为内置类型complex64或complex128的类型称为复数类型；
  • 整数类型、浮点数类型和复数类型统称为数字值类型；
  • 底层类型为内置类型string的类型称为字符串类型。

底层类型这个概念在类型转换、赋值和比较规则中扮演着重要角色。

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