Go语言中定义"零值有效"类型的指南

1. Go 类型的零值

当通过声明或调用new为变量分配存储空间, 或者通过复合文字字面量或make调用创建新值, 并且还不提供显式初始化的情况下, Go会为变量或值提供默认值。

Go 语言的每种原生类型都有其默认值, 这个默认值就是这个类型的零值。下面是 Go 规范定义的内置原生类型的默认值(零值)。

所有整型类型：0

浮点类型：0.0

布尔类型：false

字符串类型：""

指针、interface、slice、channel、map、function：nil

另外 Go 的零值初始是递归的, 即诸如数组、结构体等类型的零值初始化就是对其组成元素逐一进行零值初始化。

2. 零值可用

我们现在知道了 Go 类型的零值, 接下来我们来说"可用"。

Go 从诞生以来就秉承着尽量保持“零值可用”的理念, 我们来看两个例子。

第一个例子是关于 slice 的：

var zeroSlice []intzeroSlice = append(zeroSlice, 1)fmt.Println(zeroSlice) // 输出：[1]

我们声明了一个 []int 类型的 slice：zeroSlice, 我们并没有对其进行显式初始化, 这样 zeroSlice 这个变量被 Go 编译器置为零值：nil。

按传统的思维, 对于值为 nil 这样的变量我们要给其赋上合理的值后才能使用。但是 Go 具备零值可用的特性, 我们可以直接对其使用 append 操作, 并且不会出现引用 nil 的错误。

第二个例子是通过 nil 指针调用方法的：

package mainimport (    "fmt"    "net")func main() {    var p *net.TCPAddr    fmt.Println(p) //输出：<nil>}

我们声明了一个 net.TCPAddr 的指针变量, 我们并未对其显式初始化, 指针变量 p 会被 Go 编译器赋值为 nil。

我们在标准输出上输出该变量, fmt.Println 会调用 p.String()。我们来看看 TCPAddr 这个类型的 String 方法实现：

// $GOROOT/src/net/tcpsock.go

func (a *TCPAddr) String() string {    if a == nil {        return "<nil>"    }    ip := ipEmptyString(a.IP)    if a.Zone != "" {    		return JoinHostPort(ip+"%"+a.Zone, itoa(a.Port))    }    return JoinHostPort(ip, itoa(a.Port))}

我们看到 Go 标准库在定义 TCPAddr 类型以及其方法时充分考虑了"零值可用"的理念, 使得通过值为 nil 的 TCPAddr 指针变量依然可以调用 String 方法。

在 Go 标准库和运行时代码中还有很多践行"零值可用"理念的好例子, 最典型的莫过于 sync.Mutex 和 bytes.Buffer 了。

package mainimport (    "fmt"    "sync")func main() {    var num int    var mu sync.Mutex    mu.Lock()    num += 1    fmt.Println(num)    mu.Unlock()}

Go 标准库的设计者很"贴心"地将 sync.Mutex 结构体的零值状态设计为可用状态, 这样让 Mutex 的调用者可以"省略"对 Mutex 的初始化而直接使用 Mutex。

Go 标准库中的 bytes.Buffer 亦是如此：

package mainimport (    "bytes"    "fmt")func main() {    var b bytes.Buffer    b.Write([]byte("Effective Go"))    fmt.Println(b.String()) // 输出：Effective Go}

我们看到我们无需对 bytes.Buffer 类型的变量 b 进行任何显式初始化即可直接通过 b 调用其方法进行写入操作, 这源于 bytes.Buffer 底层存储数据的是同样支持零值可用策略的 slice 类型：

// $GOROOT/src/bytes/buffer.go// A Buffer is a variable-sized buffer of bytes with Read and Write methods.// The zero value for Buffer is an empty buffer ready to use.type Buffer struct {    buf []byte // contents are the bytes buf[off : len(buf)]    off int // read at &buf[off], write at &buf[len(buf)]    lastRead readOp // last read operation, so that Unread* can work correctly.}

3. 小结

Go 语言零值可用的理念给内置类型、标准库的使用者带来很多便利。不过 Go 并非所有类型都是零值可用的，并且零值可用也是有一定限制的，比如：slice 的零值可用不能通过下标形式操作数据：

var s []ints[0] = 12 // 报错！s = append(s, 12) // OK

另外像 map 这样的内置类型也没有提供零值可用的支持：

var m map[string]intm["tonybai"] = 1 // 报错！var m map[string]intm = map[string]int{} //初始化mapm["tonybai"] = 1 //okm1 := make(map[string]intm1["tonybai"] = 1 // OK

另外零值可用的类型要注意尽量避免值拷贝：

var mu sync.Mutexmu1 := mu // Error: 避免值拷贝foo(mu) // Error: 避免值拷贝

我们可以通过指针方式传递类似 Mutex 这样的类型。

对于我们 Go 开发者而言, 保持与 Go 一致的理念, 给自定义的类型一个合理的零值, 并坚持保持自定义类型是零值可用的, 这样我们的 Go 代码会表现的更加符合 Go 惯用法。