Базовые конструкции языка
Лекция 2

Фёдор Короткий

* Имена

25 ключевых слов.

  break        default      func         interface    select
  case         defer        go           map          struct
  chan         else         goto         package      switch
  const        fallthrough  if           range        type
  continue     for          import       return       var

* Predeclated identifiers

Константы

  true false iota nil

Типы

  any comparable int int8 int16 int32 int64
  uint uint8 uint16 uint32 uint64 uintptr
  float32 float64 complex128 complex64
  bool byte rune string error

Функции

  min max make len cap new append clear copy close delete
  complex real imag
  panic recover

Идентификаторы можно переопределять по обычным правилам

  // just example, don't do this
  var true = false

* Exported identifiers

Регистр первой буквы определяет видимость имени за пределами пакета

.play exported/example.go

Пакеты всегда называют в нижнем регистре и без подчеркиваний

  fmt
  grpcmiddleware

* Declaration

- 4 типы объявлений `var`, `const`, `type`, `func`
- Пакет состоит из множества `.go` файлов
- Порядок объявлений в коде не важен

* var

Общая форма

  var name type = expression

Примеры

  var i, j, k int // int, int, int
  var b, f, s = true, 2.3, "four" // bool, float64, string
  var f, err = os.Open(name) // os.Open returns a file and an error

* short variable declaration

  i, j := 0, 1

Существующим переменным присваиваются новые значения

  in, err := os.Open(infile)
  // ...
  out, err := os.Create(outfile)

Но должна объявляться хотябы одна новая переменная

  f, err := os.Open(infile)
  // ...
  f, err := os.Create(outfile) // compile error: no new variables

* pointers

  x := 1
  p := &x         // p, of type *int, points to x
  fmt.Println(*p) // "1"
  *p = 2
  fmt.Println(x)

* escape analysis

  var p = f()

  func f() *int {
      v := 1
      return &v
  }

* flag

.play flag/main.go

* new

`new(T)` создаёт новую переменную с типом `*T`.

  func newInt() *int {
      return new(int)
  }

  func newInt() *int {
      var dummy int
      return &dummy
  }

* zero size type

  p := new(int)
  q := new(int)
  fmt.Println(p == q) // "false"

  p := new(struct{})
  q := new(struct{})
  fmt.Println(p == q) // "true" or "false", depending on implementation

  a := [1_000_000_000]struct{}{}
  fmt.Println(unsafe.Sizeof(a)) // 0

* variable lifetime

Память освобождается, после того как переменая становится недостижимой.

Компилятор может переместить переменную со стека на кучу.

  var global *int
  func f() {
      var x int
      x = 1
      global = &x
  }

И с кучи на стек.

  func g() {
      y := new(int)
      *y = 1
  }

.link https://habr.com/ru/companies/oleg-bunin/articles/676332/ Алгоритм для определения стек или куча для переменной

* type declaration

  type name underlying-type

.play tempconv0/conv.go

- type alias

  type name = another-type

* packages

- Файл `tempconv/types.go`

.play tempconv/tempconv.go

- Файл `tempconv/conv.go`

.play tempconv/conv.go

* packages

  fmt.Printf("Brrrr! %v\n", tempconv.AbsoluteZeroC)

  fmt.Println(tempconv.CToF(tempconv.BoilingC))

* package initialization

  var (
      a = b + c // a initialized third, to 3
      b = f()   // b initialized second, to 2, by calling f
      c = 1     // c initialized first, to 1
  )

  func f() int { return c + 1 }

* package initialization

.play popcount/popcount.go

* scope

.play scope/scope.go

* scope

.play scope/if.go

* scope if

- Неправильно

  if f, err := os.Open(fname); err != nil { // compile error: unused: f
      return err
  }
  f.ReadByte() // compile error: undefined f
  f.Close()    // compile error: undefined f

- Правильно

  f, err := os.Open(fname)
  if err != nil {
      return err
  }
  f.ReadByte()
  f.Close()

* scope

  var cwd string

  func init() {
      cwd, err := os.Getwd() // NOTE: wrong!
      if err != nil {
          log.Fatalf("os.Getwd failed: %v", err)
      }
      log.Printf("Working directory = %s", cwd)
  }

* strings

`string` - неизменяемая последовательность байт.

`s[i]` - обращается к i-тому байту (не символу).

  var s = "hello"

  var doc = `Go is a tool for managing Go source code.
  
  Usage:
  go command [arguments]
  ...
  `

* unicode

Символы кодируются числами.

  type rune = int32

Кодировка utf8

  0xxxxxxx                              runes 0−127
  110xxxxx 10xxxxxx                     128−2047
  1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx            2048−65535
  11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx   65536−0x10ffff

Разница между рунами и байтами

  import "unicode/utf8"

  func countRunes() {
      s := "Hello, 世界"
      fmt.Println(len(s)) // "13"
      fmt.Println(utf8.RuneCountInString(s)) // "9"
  }

* utf8

  for i := 0; i < len(s); {
      r, size := utf8.DecodeRuneInString(s[i:])
      fmt.Printf("%d\t%c\n", i, r)
      i += size
  }

Декодирование utf8 встроено в язык

  for i, r := range "Hello, 世界" {
      fmt.Printf("%d\t%q\t%d\n", i, r, r)
  }

  runes := []rune("Hello, 世界")
  s := string(runes)

Некорректный байт превращается _unicode_replacement_character_ `'\uFFFD'`.

- Может ли строка `string([]rune(s))` быть больше `s`?

* stdlib

- `strings` - HasSuffix, Split, Join, etc.
- `bytes` - аналог `strings` для `[]byte`. 
- `unicode` - IsDigit, IsLetter.
- `strconv` - конвертация между строкой и `int`, `float`.
- `path` - работа с unix путями
- `filepath` - работа с путями текущей платформы

* []byte

  s := "abc"
  b := []byte(s)
  s2 := string(b)

* bytes.Buffer

  func intsToBytes(values []int) []byte {
      var buf bytes.Buffer
      buf.WriteByte('[')
      for i, v := range values {
          if i > 0 {
              buf.WriteString(", ")
          }
          fmt.Fprintf(&buf, "%d", v)
      }
      buf.WriteByte(']')
      return buf.Bytes()
  }

* constants

  const (
      a = 1
      b
      c = 2
      d
  )

  fmt.Println(a, b, c, d) // "1 1 2 2"

  type Weekday int
  const (
      Sunday Weekday = iota
      Monday
      Tuesday
  )

  type Flags uint
  const (
      FlagUp Flags = 1 << iota // is up
      FlagBroadcast            // supports broadcast access capability
      FlagLoopback             // is a loopback interface
      FlagPointToPoint         // belongs to a point-to-point link
      FlagMulticast            // supports multicast access capability
  )

* untyped constants

  const (
      _ = 1 << (10 * iota)
      KiB
      MiB
      GiB
      TiB // (exceeds 1 << 32)
      PiB
      EiB
      ZiB // (exceeds 1 << 64)
      YiB
  )

- Компилятор гарантирует как минимум 256 бит точности

  fmt.Println(YiB/ZiB) // "1024"

* arrays

  var a [3]int
  var q [3]int = [3]int{1, 2, 3}
  var r [3]int = [3]int{1, 2}

  d := [...]int{1, 2, 3}
  h := [...]int{99: -1}

- arrays are values

  func zero(ptr *[32]byte) {
      *ptr = [32]byte{}
  }

* slices

- slice это тройка `data`, `len`, `cap`.

  s := make([]int, 10)
  s = s[:0]
  s = s[:10]
  s = s[:5:5]
  s = s[:10] // panic

- make эквивалентен следующему коду

  a := [10]int{}
  s := a[:]

* slices

  // reverse reverses a slice of ints in place.
  func reverse(s []int) {
      for i, j := 0, len(s)-1; i < j; i, j = i+1, j-1 {
          s[i], s[j] = s[j], s[i]
      }
  }

* slices

  var a, b []string
  // a == nil && b == nil
  fmt.Println(a == b) // invalid operation: a == b (slice can only be compared to nil)

  var c []int
  d := []int{}

  // c == nil && d != nil
  // len(c) == 0 && len(d) == 0

* slices

  make([]T, len) // len == cap
  make([]T, len, cap)

  func append(s []T, elem ...T) []T

  var s []int
  s = append(s, 1)
  s = append(s, 2, 3)

  var a, b []int
  a = append(a, b...)

  sCopy := append([]int(nil), s...) // use slices.Clone instead

* stack

  stack = append(stack, v) // push v

  top := stack[len(stack)-1] // top of stack

  stack = stack[:len(stack)-1] // pop

* queue

  queue = append(queue, v) // push v

  front := queue[0] // front of queue

  queue = queue[1:] // pop

- O(1) амортизированное время всех операций
- Не очень эффективно по числу аллокаций

* copy

  func remove(slice []int, i int) []int {
      copy(slice[i:], slice[i+1:])
      return slice[:len(slice)-1]
  }

* maps

  ages := make(map[string]int)

  ages := map[string]int{
      "alice": 31,
      "charlie": 34,
  }

  ages := make(map[string]int)
  ages["alice"] = 31
  ages["charlie"] = 34

* maps

  ages["alice"] = 32
  fmt.Println(ages["alice"]) // "32"
  fmt.Println(ages["bob"]) // "0"

  delete(ages, "alice")

  ages["bob"] += 1
  ages["bob"]++
  _ = &ages["bob"] // compile error: cannot take address of map element

  clear(ages)

* maps

  for name, age := range ages {
      fmt.Printf("%s\t%d\n", name, age)
  }

  var ages map[string]int
  fmt.Println(ages == nil)    // "true"
  fmt.Println(len(ages) == 0) // "true"
  fmt.Println(ages["alice"])  // "0"
  ages["alice"] = 21          // panic

* maps

  age, ok := ages["bob"]
  if !ok { /* "bob" is not a key in this map; age == 0. */ }

  if age, ok := ages["bob"]; !ok { /* ... */ }

* set

  var s0 map[string]bool
  var s1 map[string]struct{}

* struct

  type Employee struct {
      ID      int
      Name    string
      Address string
      Salary  int
  }

  var dilbert Employee

  dilbert.Salary -= 5000 // demoted, for writing too few lines of code

* struct

  type tree struct {
      value       int
      left, right *tree
  }

* struct

  type Point struct{ X, Y int }
  p := Point{1, 2}
  p := Point{X: 1, Y: 2}

* comparing structs

  type Point struct{ X, Y int }
  p := Point{1, 2}
  q := Point{2, 1}
  fmt.Println(p.X == q.X && p.Y == q.Y) // "false"
  fmt.Println(p == q)                   // "false"

Можно использовать структуры как ключи

  type address struct {
      hostname string
      port     int
  }

  hits := make(map[address]int)
  hits[address{"golang.org", 443}]++

* struct embedding

  type Point struct {
      X, Y int
  }

  type Circle struct {
      Point
      Radius int
  }

  c := Circle{
      Point:  Point{X: 10, Y: 10},
      Radius: 1,
  }

  c.X = 0

* json

  type Movie struct {
      Title  string
      Year   int  `json:"year"`
      Color  bool `json:"color,omitempty"`
      Actors []string
  }

- marshal

  data, err := json.Marshal(movies)
  if err != nil {
      log.Fatalf("JSON marshaling failed: %s", err)
  }
  fmt.Printf("%s\n", data)

  data, err := json.MarshalIndent(movies, "", "    ")
  if err != nil {
      log.Fatalf("JSON marshaling failed: %s", err)
  }
  fmt.Printf("%s\n", data)

* unmarshal

  var movie Movie
  if err := json.Unmarshal(data, &movie); err != nil {
      log.Fatalf("JSON unmarshaling failed: %s", err)
  }
  fmt.Println(movie)

* github

.play github/github.go /func Search/,/^}/

* functions

  func name(parameter-list) (result-list) {
      body
  }

Примеры

  func hypot(x, y float64) float64 {
      return math.Sqrt(x*x + y*y)
  }
  fmt.Println(hypot(3, 4)) // "5"

  func f(i, j, k int, s, t string)                { /* ... */ }
  func f(i int, j int, k int, s string, t string) { /* ... */ }

* multiple return values

  func Get(url string) (*http.Response, error) {
      // ...
      if err != nil {
          return nil, err
      }
      // ...
  }

  func logAndGet(url string) (*http.Response, error) {
      log.Printf("logAndGet %s", url)
      return Get(url)
  }

* named return values

.play countwords/main.go /func Count/,/^}/

* errors

  resp, err := http.Get(url)
  if err != nil {
      return nil, err
  }

Дополнительный контекст

  doc, err := html.Parse(resp.Body)
  if err != nil {
      return nil, fmt.Errorf("parsing %s as HTML: %w", url, err)
  }

Текст ошибки должен быть в lowercase.

  genesis: crashed: no parachute: G-switch failed: bad relay orientation

* EOF

  package io

  import "errors"

  // EOF is the error returned by Read when no more input is available.
  var EOF = errors.New("EOF")

  in := bufio.NewReader(os.Stdin)
  for {
      r, _, err := in.ReadRune()
      if err == io.EOF {
          break // finished reading
      }

      if err != nil {
          return fmt.Errorf("read failed: %v", err)
      }
      // ...use r...
  }

* variadic functions

  func sum(vals ...int) int {
      total := 0
      for _, val := range vals {
          total += val
      }
      return total
  }

  fmt.Println(sum()) // "0"
  fmt.Println(sum(3)) // "3"
  fmt.Println(sum(1, 2, 3, 4)) // "10"

  values := []int{1, 2, 3, 4}
  fmt.Println(sum(values...))
  fmt.Println(sum(0, values...)) // compilation error

* function values

  func Inc(i int) int { return i + 1 }

  var f func(i int) int
  if f != nil {
      f = Inc
  }

  f = func(i int) int {
      return i * 2
  }

* recursion

  type Node struct {
      V    int
      L, R *Node
  }

  func PrintAll(w io.Writer, root *Node) {
      var visit func(n *Node)
      visit = func(n *Node) {
          fmt.Fprintln(w, n.V)
          if n.L != nil {
              visit(n.L)
          }
          if n.R != nil {
              visit(n.R)
          }
      }

      visit(root)
  }