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2.5 物件導向
前面兩章我們介紹了函式和struct，那你是否想過函式當作struct的欄位一樣來處理呢？今天我們就講解一下函式的另一種形態，帶有接收者的函式，我們稱為method
method
現在假設有這麼一個場景，你定義了一個struct叫做長方形，你現在想要計算他的面積，那麼按照我們一般的思路應該會用下面的方式來實現
package main
import "fmt"
type Rectangle struct {
width, height float64
}
func area(r Rectangle) float64 {
return r.width*r.height
}
func main() {
r1 := Rectangle{12, 2}
r2 := Rectangle{9, 4}
fmt.Println("Area of r1 is: ", area(r1))
fmt.Println("Area of r2 is: ", area(r2))
}
這段程式碼可以計算出來長方形的面積，但是area()不是作為Rectangle的方法實現的（類似物件導向裡面的方法），而是將Rectangle的物件（如r1,r2）作為引數傳入函式計算面積的。
這樣實現當然沒有問題咯，但是當需要增加圓形、正方形、五邊形甚至其它多邊形的時候，你想計算他們的面積的時候怎麼辦啊？那就只能增加新的函式咯，但是函式名你就必須要跟著換了，變成area_rectangle, area_circle, area_triangle...
像下圖所表示的那樣， 橢圓代表函式, 而這些函式並不從屬於struct(或者以物件導向的術語來說，並不屬於class)，他們是單獨存在於struct外圍，而非在概念上屬於某個struct的。
圖2.8 方法和struct的關係圖
很顯然，這樣的實現並不優雅，並且從概念上來說"面積"是"形狀"的一個屬性，它是屬於這個特定的形狀的，就像長方形的長和寬一樣。
基於上面的原因所以就有了method的概念，method是附屬在一個給定的型別上的，他的語法和函式的宣告語法幾乎一樣，只是在func後面增加了一個receiver(也就是method所依從的主體)。
用上面提到的形狀的例子來說，method area() 是依賴於某個形狀(比如說Rectangle)來發生作用的。Rectangle.area()的發出者是Rectangle， area()是屬於Rectangle的方法，而非一個外圍函式。
更具體地說，Rectangle存在欄位 height 和 width, 同時存在方法area(), 這些欄位和方法都屬於Rectangle。
用Rob Pike的話來說就是：
"A method is a function with an implicit first argument, called a receiver."
method的語法如下：
func (r ReceiverType) funcName(parameters) (results)
下面我們用最開始的例子用method來實現：
package main
import (
"fmt"
"math"
)
type Rectangle struct {
width, height float64
}
type Circle struct {
radius float64
}
func (r Rectangle) area() float64 {
return r.width*r.height
}
func (c Circle) area() float64 {
return c.radius * c.radius * math.Pi
}
func main() {
r1 := Rectangle{12, 2}
r2 := Rectangle{9, 4}
c1 := Circle{10}
c2 := Circle{25}
fmt.Println("Area of r1 is: ", r1.area())
fmt.Println("Area of r2 is: ", r2.area())
fmt.Println("Area of c1 is: ", c1.area())
fmt.Println("Area of c2 is: ", c2.area())
}
在使用method的時候重要注意幾點
- 雖然method的名字一模一樣，但是如果接收者不一樣，那麼method就不一樣
- method裡面可以訪問接收者的欄位
- 呼叫method透過
.訪問，就像struct裡面訪問欄位一樣
圖示如下:
圖2.9 不同struct的method不同
在上例，method area() 分別屬於Rectangle和Circle， 於是他們的 Receiver 就變成了Rectangle 和 Circle, 或者說，這個area()方法 是由 Rectangle/Circle 發出的。
值得說明的一點是，圖示中method用虛線標出，意思是此處方法的Receiver是以值傳遞，而非參考傳遞，是的，Receiver還可以是指標, 兩者的差別在於, 指標作為Receiver會對例項物件的內容發生操作,而普通型別作為Receiver僅僅是以副本作為操作物件,並不對原例項物件發生操作。後文對此會有詳細論述。
那是不是method只能作用在struct上面呢？當然不是咯，他可以定義在任何你自訂的型別、內建型別、struct等各種型別上面。這裡你是不是有點迷糊了，什麼叫自訂型別，自訂型別不就是struct嘛，不是這樣的哦，struct只是自訂型別裡面一種比較特殊的型別而已，還有其他自訂型別申明，可以透過如下這樣的申明來實現。
type typeName typeLiteral
請看下面這個申明自訂型別的程式碼
type ages int
type money float32
type months map[string]int
m := months {
"January":31,
"February":28,
...
"December":31,
}
看到了嗎？簡單的很吧，這樣你就可以在自己的程式碼裡面定義有意義的型別了，實際上只是一個定義了一個別名,有點類似於c中的typedef，例如上面ages替代了int
好了，讓我們回到method
你可以在任何的自訂型別中定義任意多的method，接下來讓我們看一個複雜一點的例子
package main
import "fmt"
const(
WHITE = iota
BLACK
BLUE
RED
YELLOW
)
type Color byte
type Box struct {
width, height, depth float64
color Color
}
type BoxList []Box //a slice of boxes
func (b Box) Volume() float64 {
return b.width * b.height * b.depth
}
func (b *Box) SetColor(c Color) {
b.color = c
}
func (bl BoxList) BiggestColor() Color {
v := 0.00
k := Color(WHITE)
for _, b := range bl {
if bv := b.Volume(); bv > v {
v = bv
k = b.color
}
}
return k
}
func (bl BoxList) PaintItBlack() {
for i := range bl {
bl[i].SetColor(BLACK)
}
}
func (c Color) String() string {
strings := []string {"WHITE", "BLACK", "BLUE", "RED", "YELLOW"}
return strings[c]
}
func main() {
boxes := BoxList {
Box{4, 4, 4, RED},
Box{10, 10, 1, YELLOW},
Box{1, 1, 20, BLACK},
Box{10, 10, 1, BLUE},
Box{10, 30, 1, WHITE},
Box{20, 20, 20, YELLOW},
}
fmt.Printf("We have %d boxes in our set\n", len(boxes))
fmt.Println("The volume of the first one is", boxes[0].Volume(), "cm³")
fmt.Println("The color of the last one is",boxes[len(boxes)-1].color.String())
fmt.Println("The biggest one is", boxes.BiggestColor().String())
fmt.Println("Let's paint them all black")
boxes.PaintItBlack()
fmt.Println("The color of the second one is", boxes[1].color.String())
fmt.Println("Obviously, now, the biggest one is", boxes.BiggestColor().String())
}
上面的程式碼透過const定義了一些常量，然後定義了一些自訂型別
- Color作為byte的別名
- 定義了一個struct:Box，含有三個長寬高欄位和一個顏色屬性
- 定義了一個slice:BoxList，含有Box
然後以上面的自訂型別為接收者定義了一些method
- Volume()定義了接收者為Box，返回Box的容量
- SetColor(c Color)，把Box的顏色改為c
- BiggestColor()定在在BoxList上面，返回list裡面容量最大的顏色
- PaintItBlack()把BoxList裡面所有Box的顏色全部變成黑色
- String()定義在Color上面，返回Color的具體顏色(字串格式)
上面的程式碼透過文字描述出來之後是不是很簡單？我們一般解決問題都是透過問題的描述，去寫相應的程式碼實現。
指標作為receiver
現在讓我們回過頭來看看SetColor這個method，它的receiver是一個指向Box的指標，是的，你可以使用*Box。想想為啥要使用指標而不是Box本身呢？
我們定義SetColor的真正目的是想改變這個Box的顏色，如果不傳Box的指標，那麼SetColor接受的其實是Box的一個copy，也就是說method內對於顏色值的修改，其實只作用於Box的copy，而不是真正的Box。所以我們需要傳入指標。
這裡可以把receiver當作method的第一個引數來看，然後結合前面函式講解的傳值和傳參考就不難理解
這裡你也許會問了那SetColor函式裡面應該這樣定義*b.Color=c,而不是b.Color=c,因為我們需要讀取到指標相應的值。
你是對的，其實Go裡面這兩種方式都是正確的，當你用指標去訪問相應的欄位時(雖然指標沒有任何的欄位)，Go知道你要透過指標去取得這個值，看到了吧，Go的設計是不是越來越吸引你了。
也許細心的讀者會問這樣的問題，PaintItBlack裡面呼叫SetColor的時候是不是應該寫成(&bl[i]).SetColor(BLACK)，因為SetColor的receiver是*Box，而不是Box。
你又說對了，這兩種方式都可以，因為Go知道receiver是指標，他自動幫你轉了。
也就是說：
如果一個method的receiver是*T,你可以在一個T型別的例項變數V上面呼叫這個method，而不需要&V去呼叫這個method
類似的
如果一個method的receiver是T，你可以在一個*T型別的變數P上面呼叫這個method，而不需要 *P去呼叫這個method
所以，你不用擔心你是呼叫的指標的method還是不是指標的method，Go知道你要做的一切，這對於有多年C/C++程式設計經驗的同學來說，真是解決了一個很大的痛苦。
method繼承
前面一章我們學習了欄位的繼承，那麼你也會發現Go的一個神奇之處，method也是可以繼承的。如果匿名欄位實現了一個method，那麼包含這個匿名欄位的struct也能呼叫該method。讓我們來看下面這個例子
package main
import "fmt"
type Human struct {
name string
age int
phone string
}
type Student struct {
Human //匿名欄位
school string
}
type Employee struct {
Human //匿名欄位
company string
}
//在human上面定義了一個method
func (h *Human) SayHi() {
fmt.Printf("Hi, I am %s you can call me on %s\n", h.name, h.phone)
}
func main() {
mark := Student{Human{"Mark", 25, "222-222-YYYY"}, "MIT"}
sam := Employee{Human{"Sam", 45, "111-888-XXXX"}, "Golang Inc"}
mark.SayHi()
sam.SayHi()
}
method重寫
上面的例子中，如果Employee想要實現自己的SayHi,怎麼辦？簡單，和匿名欄位衝突一樣的道理，我們可以在Employee上面定義一個method，重寫了匿名欄位的方法。請看下面的例子
package main
import "fmt"
type Human struct {
name string
age int
phone string
}
type Student struct {
Human //匿名欄位
school string
}
type Employee struct {
Human //匿名欄位
company string
}
//Human定義method
func (h *Human) SayHi() {
fmt.Printf("Hi, I am %s you can call me on %s\n", h.name, h.phone)
}
//Employee的method重寫Human的method
func (e *Employee) SayHi() {
fmt.Printf("Hi, I am %s, I work at %s. Call me on %s\n", e.name,
e.company, e.phone) //Yes you can split into 2 lines here.
}
func main() {
mark := Student{Human{"Mark", 25, "222-222-YYYY"}, "MIT"}
sam := Employee{Human{"Sam", 45, "111-888-XXXX"}, "Golang Inc"}
mark.SayHi()
sam.SayHi()
}
上面的程式碼設計的是如此的美妙，讓人不自覺的為Go的設計驚歎！
透過這些內容，我們可以設計出基本的物件導向的程式了，但是Go裡面的物件導向是如此的簡單，沒有任何的私有、公有關鍵字，透過大小寫來實現(大寫開頭的為公有，小寫開頭的為私有)，方法也同樣適用這個原則。