Go：方法

方法声明

type point struct { X, Y float64 }// 普通函数
func Distance(p, q Point) float64 {return math.Hypot(q.x - p.x, q.y -  p.Y)
}// Point类型的方法
func (p Point) Distance(q Point) float64 {return math.Hypot(q.x - p.x, q.y -  p.Y)
}

方法声明与普通函数声明类似，只是在函数名前多一个参数（接收者 ），将方法绑定到对应类型上 。以几何包为例 ，定义Point结构体 ，分别展示计算两点距离的普通函数Distance和Point类型的方法Distance ，方法的接收者p类似面向对象语言中向对象发送消息 ，Go 语言中接收者名字可自行选择 ，常用类型名首字母 。

p := Point{1, 2}
q := Point{4, 6}
fmt.Println(Distance(q))   // 函数调用
fmt.Println(p.Distance(q)) // 方法调用

• 调用方式：调用方法时，接收者在方法名前面 ，如p.Distance(q) ，与声明保持一致 ，p.Distance这种表达式称作选择子 。

type Path []Pointfunc(path Path) Distance() float64 {sum := 0.0for i := range path {if i > 0 {sum += path[i-1].Distance(path[i])}}return sum
}

• 命名冲突：不同类型可使用相同方法名 ，如Point和Path类型都有Distance方法 ，编译器根据方法名和接收者类型决定调用哪个 。在同一类型命名空间内 ，方法名不能与字段名冲突 。

类型与方法绑定

Go 语言可将方法绑定到多种类型上 ，不仅限于结构体类型 ，像Path这种命名的 slice 类型也能定义方法 。同一个包下 ，只要类型不是指针类型和接口类型 ，都可声明方法 。不同类型的同名方法彼此无关 ，如Path.Distance内部可能使用Point.Distance计算相邻点距离 。

指针接收者的方法

func (p *point) ScaleBy(factor float64) {p.x *= factorp.Y *= factor
}

当函数需更新变量，或实参过大想避免复制整个实参时，需用指针传递变量地址 。如(*Point).ScaleBy方法 ，用于按指定因子缩放Point结构体的坐标 ，其接收者为*Point指针类型 。

type P *int
func (P) f() { /*...*/ } // 编译错误：非法的接收者类型

• 声明规则：方法名是(*Point).ScaleBy ，括号必需 ，否则表达式会被错误解析 。习惯上若类型的一个方法使用指针接收者，其他方法也尽量用指针接收者 。命名类型（如Point ）与其指针（*Point ）是不同类型 ，不允许本身是指针的类型进行方法声明 。

r := &Point{1, 2}
r.ScaleBy(2)
fmt.Println(*r) // "{2, 4}"
// or
p := Point{1, 2}
pptr := &p
pptr.ScaleBy(2)
fmt.Println(p)
// or
p := Point{1, 2}
(&p).ScaleBy(2)
fmt.Println(p)

• 调用规则：可通过*Point类型变量调用(*Point).ScaleBy方法 ，如r := &Point{1, 2}; r.ScaleBy(2) 。若变量是Point类型，但方法要求*Point接收者 ，编译器会对变量进行&p的隐式转换 ，只有变量（包括结构体字段、数组或 slice 元素 ）允许这种转换 ，不能对不能取地址的Point临时变量调用*Point方法 。

合法的方法调用表达式需符合以下三种形式：

• 实参接收者和形参接收者是同一类型 ，如Point{1, 2}.Distance(q) （都是Point类型 ），pptr.ScaleBy(2) （都是*Point类型 ）。
• 实参接收者是T类型变量，形参接收者是*T类型 ，编译器会隐式获取变量地址 ，如p.ScaleBy(2) （p为Point类型 ）。
• 实参接收者是*T类型，形参接收者是T类型 ，编译器会隐式解引用接收者获取实际取值 ，如pptr.Distance(q) 。

复制问题

若类型T方法接收者是T本身，调用方法时实参会被复制 ；若接收者是指针类型 ，应避免复制T实例 ，防止破坏内部数据 ，如bytes.Buffer实例复制会有问题 。

nil是一个合法的接收者

nil在自定义类型方法中的使用

type IntList struct {Value intTail *IntList
}func (list *IntList) Sum() int {if list == nil {return 0}return list.Value + List.Tail.Sum()
}

以整型数链表IntList为例 ，*IntList类型中nil代表空链表 。Sum方法用于返回链表元素总和 ，当接收者list为nil时 ，直接返回 0 ，否则返回当前节点值与后续链表总和 。定义允许nil作为接收者的类型时 ，应在文档注释中明确标明 。

nil在标准库类型方法中的使用

// Values 映射字符串到字符串列表
type Values map[string][]string// Get 返回第一个具有给定 key 的值
// 如不存在,则返回空字符串
func (v Values) Get(key string) string {if vs := v[key]; 1en(vs) > 0{ return vs[0]
} return ""// Add 添加一个键值到对应 key 列表中
func (v Values) Add(key, value string){v[key] = append(v[key], value)
}

以net/url包中的Values类型为例 ，它本质是映射字符串到字符串列表的map类型 ，提供Get和Add等方法 。Get方法返回指定键的第一个值 ，若键不存在或接收者为nil ，返回空字符串 ；Add方法向对应键列表添加值 。当Values类型接收者为nil时 ，Get方法可正常工作 ，但Add方法会宕机 ，因为尝试更新一个空map 。方法对接收者引用本身的改变（如设置为nil或指向不同map ）不会影响调用者 。

通过结构体内嵌组成类型

type Point struct{ X, Y float64 }
type ColordPoint struct {PointColor color.RGBA
}var cp ColoredPoint
cp.X = 1
fmt.Println(cp.Point.X)
cp.Point.Y = 2
fmt.Println(cp.Y)red := color.RGBA{255, 0, 0, 255}
bule := color.RGBA{0, 0, 255, 255}
var p = ColoredPoint{Point{1, 1}, red}
var q = ColoredPoint{Point{5, 4}, blue}
fmt.Println(p.Distance(q.Point)) // "5"
q.ScaleBy(2)
q.ScaleBy(2)
fmt.Println(p.Distance(q.Point)) // "10"

以ColoredPoint类型为例 ，它嵌套了Point结构体 ，并包含Color字段 。通过嵌套 ，ColoredPoint可直接使用Point的字段 ，如cp.X等同于cp.Point.X ，也能调用Point类型的方法 ，如p.Distance(q.Point) ，实现代码相当于自动生成了包装方法来调用Point声明的方法 。但要注意ColoredPoint不是Point ，不能直接传递ColoredPoint实例给要求Point参数的方法 。

type coloredPoint struct {*PointColor color.RGBA
}
p := ColoredPoint{&Point{1, 1}, red}
q := ColoredPoint{&Point{5, 4}, blue}
fmt.Println(p.Distance(*q.Point)) // "5"
q.Point = p.Point
p.ScaleBy(2)
fmt.Println(*p.Point, *q.Point) // "{2 2} {2 2}"

当ColoredPoint嵌套*Point指针类型时 ，字段和方法间接地来自所指向的对象 ，如p和q可共享一个Point 。结构体类型可拥有多个嵌套字段 ，编译器处理选择子（如p.ScaleBy ）时 ，优先查找直接声明的方法 ，再依次从嵌套字段的方法中查找 。

var (mu sync.Mutexmapping = make(map[string]string)
)func Lookup(key string) string {mu.Lock()v := mapping[key]mu.Unlock()return v
}

var cache = struct {sync.Mutexmapping map[string]string
} {mapping: make(map[string]string),
}func Lookup(key string) string {cache.Lock()v := cache.mapping[key]cache.Unlock()return v
}

结构体嵌套在缓存实现中的应用，最初使用包级别的互斥锁mu和mapping变量保护map数据 ，后来将相关变量封装到cache结构体中 ，该结构体嵌套了sync.Mutex ，这样cache变量可直接使用Mutex的Lock和Unlock方法进行加锁和解锁操作 ，使代码结构更清晰 。

方法变量与表达式

p := Point{1, 2}
q := Point{4, 6}
distanceFromP := p.Distance  // 方法变量
fmt.Println(ditanceFromP(q))
var origin Point
fmt.Println(distanceFromP(origin))scaleP := p.ScaleBy // 方法变量
scaleP(2)  // p -> (2, 4)
scaleP(3)  //      (6, 12)
scaleP(10) //      (60, 120)

• 可将选择子（如p.Distance ）赋值给一个变量 ，形成方法变量 ，它是一个函数 ，绑定了方法（Point.Distance ）和接收者p 。调用时只需提供实参 ，无需再提供接收者 。

type Rocket struct { /*...*/ }
func (r *Rocket) Launch { /*...*/ }r := new(Rocket) Launch { /*...*/ }
// time.AfterFunc(10 * time.Second, func() { r. Launch() })
time.AfterFunc(10 * time.Second, r.Launch)

• 在time.AfterFunc等场景中 ，方法变量很有用 。如启动火箭的例子 ，使用方法变量可使代码更简洁 ，直接传递r.Launch给time.AfterFunc ，在延迟后调用该方法 。

方法表达式

• 方法表达式写成T.f或(*T).f形式 ，其中T是类型 ，它把方法的接收者替换成函数的第一个形参 ，可像普通函数一样调用 。同样以Point结构体的Distance和ScaleBy方法为例 ，展示方法表达式的赋值与调用 。

type Point struct{ X, Y float64 }func (p Point) Add(q Point) Point { return Point{p.X + q.X, p.Y + q.Y} }
func (p Point) Sub(q Point) Point { return Point{p.X - q.X, p.Y - q.Y} }type Path []Pointfunc (path Path) TranslateBy(offset Point, add bool) {var op func(p, q Point) Pointif add {op = Point.Add} else {op = Point.Sub}for i := range path {// 调用 path[i].Add(offset) 或者是 path[i].Sub(offset)path[i] = op(path[i], offset)}
}

当需要用一个值代表同一类型的多个方法 ，并处理不同接收者时 ，方法变量很有帮助 。如Path.TranslateBy函数 ，根据add参数决定使用Point.Add或Point.Sub方法 ，对路径上的每个点进行相应计算 。

示例：位向量

在数据分析领域，对于元素为小的非负整型且元素众多，操作多为求并集和交集的集合，使用map[T]bool实现集合扩展性虽好但性能欠佳，位向量是更优数据结构 。

// IntSet 是一个包含非负整数的集合
// 零值代表空的集合
type IntSet struct {words []uint64
}
// Has 方法的返回值表示是否存在非负数x
func(s *IntSet) Has(x int) bool{word, bit := x/64, uint(x%64) return word < len(s.words) && s.words[word]&(1<<bit)!=0
}
// Add  添加非负数 x 到集合中
func(s *IntSet) Add(x int){word, bit := x/64, uint(x%64) for word >= 1en(s.words){s.word s = append(s.words, 0)}s.words[word] |= 1<<bit
}// Unionwith 将会对 s 和 t 做并集并将结果存在 s 中
func(s *ntSet) Unionwith(t *IntSet){for i, tword := range t.words { if i < len(s.words){s.words[1] |= tword} else {  s.words = append(s.words, tword)}
}// String方法以字符串"{1 2 3}"的形式返回集中
func (s *IntSet) String() string {var buf bytes.Bufferbuf.WriteByte('{')for i, word := range s.words {if word == 0 {continue}for j := 0; j < 64; j++ {if word&(1<<uint(j)) != 0 {if buf.Len() > len("{") {buf.WriteByte(' ')}fmt.Fprintf(&buf, "%d", 64*i+j)}}}buf.WriteByte('}')return buf.String()
}

IntSet类型的实现与方法

• 结构定义：IntSet结构体包含words []uint64字段 ，用无符号整型值的 slice 表示集合 ，每一位代表集合中的一个元素 。
• 方法功能:
  • Has方法：判断集合中是否存在非负数x ，通过计算x所在的字索引和位索引 ，检查对应位是否为 1 。
  • Add方法：向集合中添加非负数x ，确定x所在字索引 ，若字不存在则扩展words ，然后将对应位置为 1 。
  • UnionWith方法：对两个IntSet求并集 ，遍历另一个集合的字 ，与当前集合对应字按位或操作 ，不存在的字添加到当前集合 。
  • String方法：以字符串形式输出集合元素 ，使用bytes.Buffer ，遍历words ，对每个字的每一位检查 ，是 1 则将对应元素添加到字符串 。

IntSet类型方法声明为指针类型接收者 ，使用值调用方法时需注意 ，编译器会隐式插入&操作符获取指针以调用String方法 ，若无String方法 ，fmt.Println会直接输出结构体 。

封装

• 概念：封装（数据隐藏 ）是面向对象编程重要方面，指变量或方法不能通过对象访问 。
• 实现方式：Go 语言通过标识符首字母大小写控制命名可见性 ，首字母大写可从包中导出 ，首字母小写则不导出 ，要封装对象需使用结构体 。以IntSet类型为例 ，若定义为结构体且字段words首字母小写 ，则该字段在包外不可见 ；若重新定义IntSet为 slice 类型 ，表达式*s可在其他包内使用 ，但会暴露内部表示 。Go 语言中封装单元是包而非类型 ，结构体字段在同包内代码可见 。

优点

• 减少变量检查：使用方不能直接修改对象变量 ，减少检查变量值的代码 。

type Buffer struct {buf       []byteinitial   [64]byte/*... */
}// Grow方法按需扩展缓冲区的大小
// 保证n个字节的空间
func (b *Buffer) Grow(n int) {if b.buf == nil {b.buf = b.initial[:0] // 最初使用预分配的空间}if len(b.buf)+n > cap(b.buf) {buf := make([]byte, b.Len(), 2*cap(b.buf)+n)copy(buf, b.buf)b.buf = buf}
}

• 隐藏实现细节：防止使用方依赖的属性改变 ，方便设计者灵活改变 API 实现且不破坏兼容性 。以bytes.Buffer为例 ，其内部字段未导出 ，外部使用者无需关心实现细节 ，仅感知性能提升 。

type Counter struct { n int }func (c *Counter) N() int { return c.n }
func (c *Counter) Increment() { c.n++ }
func (c *Counter) Reset() { c.n = 0 }

• 保护对象内部资源：防止使用者随意改变对象内变量 ，包作者可通过包内函数维护对象内部资源 。如Counter类型 ，使用者只能通过特定方法递增或重置计数器 ，不能随意设置计数值 。

导出字段与封装的权衡

Go 语言允许导出字段 ，但需慎重考虑 API 兼容性、维护复杂度等因素 。同时封装并非总是必需 ，如time.Duration类型暴露int64整型用于运算 。

参考资料：《Go程序设计语言》