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在 Go 中使用方法

9 分鐘

Go 中的方法是一種特殊類型的函式，其中最明顯的差異，就是您必須在函式名稱之前加設參數。這個額外的參數稱為接收端。

當您想要將函式分組，以及將函式繫結到自訂類型時，就可以使用方法。 Go 的此一作法，類似於在其他程式設計語言中建立類別，因為其可以讓您從物件導向程式設計 (OOP) 模型 (例如內嵌、多載及封裝) 中實作某些功能。

我們先從宣告方法開始說起，讓您了解方法在 Go 中為何如此重要。

宣告方法

截到目前為止，您只將結構當成可以在 Go 中建立的另一種自訂類型使用。在本課程模組中，您將學習如何利用新增方法，將行為新增至您所建立的結構。

宣告方法的語法如下所示：

func (variable type) MethodName(parameters ...) {
    // method functionality
}

但您必須先建立結構，才能宣告方法。假設您要建立幾何套件，並在該套件中建立稱為 triangle 的三角形結構。此外，您也想使用方法來計算該三角形的周長。您可以依照下列所示，在 Go 中描述該三角形：

type triangle struct {
    size int
}

func (t triangle) perimeter() int {
    return t.size * 3
}

儘管此結構看起來像是一般結構，但 perimeter() 函式在函式名稱之前加設了參數類型 triangle。這接收端表示當您使用此結構時，可用如下方式呼叫函式：

func main() {
    t := triangle{3}
    fmt.Println("Perimeter:", t.perimeter())
}

若您嘗試使用一般的方式呼叫 perimeter() 函式，該函式將無法運作，因為函式的簽章會指出需要接收端。呼叫該方法的唯一方式是先宣告結構，這可將該方法的存取權授與您。只要方法屬於不同的結構，您甚至可以擁有相同名稱的方法。例如，您可以使用 perimeter() 函式宣告 square 結構，如下所示：

package main

import "fmt"

type triangle struct {
    size int
}

type square struct {
    size int
}

func (t triangle) perimeter() int {
    return t.size * 3
}

func (s square) perimeter() int {
    return s.size * 4
}

func main() {
    t := triangle{3}
    s := square{4}
    fmt.Println("Perimeter (triangle):", t.perimeter())
    fmt.Println("Perimeter (square):", s.perimeter())
}

當您在執行上述程式碼時，若未出現任何錯誤，將會得到下列輸出：

Perimeter (triangle): 9
Perimeter (square): 16

編譯器會依據接收端類型，從兩個對 perimeter() 函式的呼叫中，決定所要呼叫的函式。這行為有助確保所有套件中的函式一律使用短名稱與一致性，並可避免將套件名稱包含作為前置詞。我們將在下個單元中探討介面時，討論為何這項行為可能很重要。

方法中的指標

有時候方法需要更新變數。或者，如果方法的引數太大，您可能想要避免複製它。在這些情況下，您必須使用指標傳遞變數的位址。在先前的課程模組中，我們曾在探討指標時說過，每當您在 Go 中呼叫函式時，Go 都會複製每個引數值供其使用。

當您需要更新方法中的接收端變數時，Go 也會執行相同的動作。例如，假設您想要建立新的方法，讓三角形的大小加倍。您必須在接收端變數中使用指標，如下所示：

func (t *triangle) doubleSize() {
    t.size *= 2
}

您可以如下所示，證明此方法確實有效：

func main() {
    t := triangle{3}
    t.doubleSize()
    fmt.Println("Size:", t.size)
    fmt.Println("Perimeter:", t.perimeter())
}

當您執行上述程式碼時，應會得到下列輸出：

Size: 6
Perimeter: 18

當方法只要存取接收器的資訊時，就無須在接收端變數中使用指標。但是根據 Go 的慣例，若結構中有任何方法具有指標接收端，則該結構中的所有方法全都必須具有指標接收端。即使該結構的方法並不需要此項目。

宣告其他類型的方法

方法有一個重要的層面，就是可以將其定義成任何類型，而不僅僅是像結構這樣的自訂類型。不過，您無法為屬於另一個套件之類型的結構進行定義。因此，您無法建立基本類型的方法，例如 string，

但可以使用舊版建立基本類型的自訂類型，然後再將該類型當作基本類型使用。舉例來說，假設您想要建立方法，將字串從小寫字母轉換成大寫。您可以撰寫類似如下的內容：

package main

import (
    "fmt"
    "strings"
)

type upperstring string

func (s upperstring) Upper() string {
    return strings.ToUpper(string(s))
}

func main() {
    s := upperstring("Learning Go!")
    fmt.Println(s)
    fmt.Println(s.Upper())
}

當您執行上述程式碼時，會得到如下的輸出：

Learning Go!
LEARNING GO!

請留意您在第一次列印新物件 s 的值時，可以將其當作字串般地使用。而當您呼叫 Upper 方法時，s 就會列印字串類型的所有大寫字母。

內嵌方法

在先前的課程模組中，您已了解您可以在一個結構中使用屬性，再將相同的屬性內嵌於另一個結構中。也就是說，您可以重複使用結構中的屬性，一來避免反覆執行相同的動作，二來可以您的程式碼基底中保持一致性。類似的概念也適用於方法。即使接收端不同，也可以呼叫內嵌結構的方法。

例如，假設您想要使用邏輯來建立新的三角形結構，以加入色彩。此外還想要繼續使用先前宣告的三角形結構。彩色的三角形結構看起來會像這樣：

type coloredTriangle struct {
    triangle
    color string
}

您可以將 coloredTriangle 結構初始化，再從 triangle 結構呼叫 perimeter() 方法 (甚至可以存取其欄位)，如下所示：

func main() {
    t := coloredTriangle{triangle{3}, "blue"}
    fmt.Println("Size:", t.size)
    fmt.Println("Perimeter", t.perimeter())
}

繼續將前述變更加入您的程式中，從而了解內嵌如何運作。當您使用與上一個方法類似的 main() 方法執行程式時，應該會得到下列輸出：

Size: 3
Perimeter 9

您若是熟悉 OOP 語言 (例如 JAVA 或 C++)，可能會認為 triangle 結構看起來像基底類別，coloredTriangle 就像子類別 (例如繼承)，但實則不然。為什麼？事實上，Go 編譯器會建立包裝函式方法來升級 perimeter() 方法，看起來像這樣：

func (t coloredTriangle) perimeter() int {
    return t.triangle.perimeter()
}

請留意接收器是 coloredTriangle，會從三角形欄位呼叫 perimeter() 方法。好消息是，您並不需要建立上述方法。儘管您可以自己建立，但就交給 Go 為您代勞吧。上述範例僅供學習之用。

多載方法

讓我們再回到前文討論的 triangle 範例。若您想要變更 coloredTriangle 結構中 perimeter() 方法的實作方式會如何？您不能有兩個同名的函式。但是因為方法需要額外的參數 (接收端)，所以只要該方法專屬於您要使用的接收端，就可以使用同名的方法。利用這種區別就是您多載方法的方式。

換句話說，若您想要變更其行為，可以撰寫剛才討論的包裝函式方法。若彩色三角形的周長是一般三角形周邊的兩倍，則程式碼會如下所示：

func (t coloredTriangle) perimeter() int {
    return t.size * 3 * 2
}

現在，若不變更您先前所撰寫之 main() 方法中的任何其他內容，看起來會像這樣：

func main() {
    t := coloredTriangle{triangle{3}, "blue"}
    fmt.Println("Size:", t.size)
    fmt.Println("Perimeter", t.perimeter())
}

當您執行該方法時，會得到不同的輸出：

Size: 3
Perimeter 18

但是，若您仍然需要 triangle 從結構呼叫 perimeter() 方法，可以藉由明確地存取該方法來完成此動作，如下所示：

func main() {
    t := coloredTriangle{triangle{3}, "blue"}
    fmt.Println("Size:", t.size)
    fmt.Println("Perimeter (colored)", t.perimeter())
    fmt.Println("Perimeter (normal)", t.triangle.perimeter())
}

當您執行此程式碼時，應會得到下列輸出：

Size: 3
Perimeter (colored) 18
Perimeter (normal) 9

您可能已經注意到，在 Go 中，您可以覆寫方法，而且如有需要，仍可以存取原始方法。

方法中的封裝

封裝表示方法無法存取物件的呼叫端 (用戶端)。一般而言，在其他程式設計語言中，您可以將 private 或 public 關鍵字放置於方法名稱之前。在 Go 中，您只需要使用大寫的識別項，就能將方法設為公用，而使用非大寫識別項，就能將方法設為私人。

在 Go 中，封裝只在套件之間有效。換句話說，您只能隱藏另一個套件的實作詳細資料，而不能隱藏套件本身。

請建立新的套件 geometry 來試試看，並在套件中移動三角形結構，如下所示：

package geometry

type Triangle struct {
    size int
}

func (t *Triangle) doubleSize() {
    t.size *= 2
}

func (t *Triangle) SetSize(size int) {
    t.size = size
}

func (t *Triangle) Perimeter() int {
    t.doubleSize()
    return t.size * 3
}

您可以使用上述套件，如下所示：

func main() {
    t := geometry.Triangle{}
    t.SetSize(3)
    fmt.Println("Perimeter", t.Perimeter())
}

您應會得到下列輸出：

Perimeter 18

若您嘗試從 main() 函式呼叫 size 欄位或 doubleSize() 方法，將會導致程式發生問題，如下所示：

func main() {
    t := geometry.Triangle{}
    t.SetSize(3)
    fmt.Println("Size", t.size)
    fmt.Println("Perimeter", t.Perimeter())
}

當您執行上述程式碼時，會發生下列錯誤：

./main.go:12:23: t.size undefined (cannot refer to unexported field or method size)

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