Go 基础之基本数据类型

所谓整型，主要用来表示现实世界中整型数量，比如年龄，分数，排名等等

Go 语言整型可以分为平台无关整型和平台相关整型这两种，它们的区别主要就在，这些整数类型在不同 CPU 架构或操作系统下面，它们的长度是否是一致的。

平台无关的整型也可以分成两类：

使用最高位（最左边的位）作为符号位，表示正数和负数。有符号整型的取值范围是从负数到正数，因此可以表示负数、零和正数。

不使用符号位，因此只能表示非负数（零和正数）。无符号整型的取值范围是从零到正数最大值。

有符号整型（int8int64）和无符号整型（uint8uint64）两者的本质差别在于最高二进制位（bit 位）是否被解释为符号位，这点会影响到无符号整型与有符号整型的取值范围。

以下图中的这个 8 比特（一个字节）的整型值为例，当它被解释为无符号整型 uint8 时，和它被解释为有符号整型 int8 时表示的值是不同的：

在同样的比特位表示下，当最高比特位被解释为符号位时，它代表一个有符号整型（int8），它表示的值为 -127；当最高比特位不被解释为符号位时，它代表一个无符号整型 (uint8)，它表示的值为 129。

即便最高比特位被解释为符号位，上面的有符号整型所表示值也应该为 -1 啊，怎么会是 -127 呢？

这是因为 Go 采用 2 的补码（Two’s Complement）作为整型的比特位编码方法。因此，我们不能简单地将最高比特位看成负号，把其余比特位表示的值看成负号后面的数值。Go 的补码是通过原码逐位取反后再加 1 得到的，比如，我们以 -127 这个值为例，它的补码转换过程就是这样的：

在这里我们要特别注意一点，由于这三个类型的长度是平台相关的，所以我们在编写有移植性要求的代码时，千万不要强依赖这些类型的长度。

如果你不知道这三个类型在目标运行平台上的长度，可以通过 unsafe 包提供的 SizeOf 函数来获取

比如在 x86-64 平台上，它们的长度均为 8：

无论哪种整型，都有它的取值范围，也就是有它可以表示的值边界。如果这个整型因为参与某个运算，导致结果超出了这个整型的值边界，我们就说发生了整型溢出的问题。由于整型无法表示它溢出后的那个“结果”，所以出现溢出情况后，对应的整型变量的值依然会落到它的取值范围内，只是结果值与我们的预期不符，导致程序逻辑出错。

你看，有符号整型变量 s 初始值为 127，在加 1 操作后，我们预期得到 128，但由于 128 超出了 int8 的取值边界，其实际结果变成了 -128。无符号整型变量 u 也是一样的道理，它的初值为 1，在进行减 2 操作后，我们预期得到 -1，但由于 -1 超出了 uint8 的取值边界，它的实际结果变成了 255。

这个问题最容易发生在循环语句的结束条件判断中，因为这也是经常使用整型变量的地方。无论无符号整型，还是有符号整型都存在溢出的问题，所以我们要十分小心地选择参与循环语句结束判断的整型变量类型，以及与之比较的边界值。

Go 语言在设计开始，就继承了 C 语言关于数值字面值（Number Literal）的语法形式。早期 Go 版本支持十进制、八进制、十六进制的数值字面值形式，比如：

Go 1.13 版本中，Go 又增加了对二进制字面值的支持和两种八进制字面值的形式，比如：

为提升字面值的可读性，Go 1.13 版本还支持在字面值中增加数字分隔符“_”，分隔符可以用来将数字分组以提高可读性。比如每 3 个数字一组，也可以用来分隔前缀与字面值中的第一个数字：

不过，这里你要注意一下，Go 1.13 中增加的二进制字面值以及数字分隔符，只在 go.mod 中的 go version 指示字段为 Go 1.13 以及以后版本的时候，才会生效，否则编译器会报错。

反过来，我们也可以通过标准库 fmt 包的格式化输出函数，将一个整型变量输出为不同进制的形式。比如下面就是将十进制整型值 59，格式化输出为二进制、八进制和十六进制的代码：

IEEE 754 是 IEEE 制定的二进制浮点数算术标准，它是 20 世纪 80 年代以来最广泛使用的浮点数运算标准，被许多 CPU 与浮点运算器采用。现存的大部分主流编程语言，包括 Go 语言，都提供了符合 IEEE 754 标准的浮点数格式与算术运算。

IEEE 754 标准规定了四种表示浮点数值的方式：单精度（32 位）、双精度（64 位）、扩展单精度（43 比特以上）与扩展双精度（79 比特以上，通常以 80 位实现）。后两种其实很少使用，我们重点关注前面两个就好了。

Go语言支持两种浮点型数：float32和float64。这两种浮点型数据格式遵循IEEE 754标准。

浮点类型与前面的整型相比，Go 提供的浮点类型都是平台无关的。

无论是 float32 还是 float64，它们的变量的默认值都为 0.0，不同的是它们占用的内存空间大小是不一样的，可以表示的浮点数的范围与精度也不同。那么浮点数在内存中的二进制表示究竟是怎么样的呢？

浮点数在内存中的二进制表示（Bit Representation）要比整型复杂得多，IEEE 754 规范给出了在内存中存储和表示一个浮点数的标准形式，见下图：

我们看到浮点数在内存中的二进制表示分三个部分：符号位、阶码（即经过换算的指数），以及尾数。这样表示的一个浮点数，它的值等于：

其中浮点值的符号由符号位决定：当符号位为 1 时，浮点值为负值；当符号位为 0 时，浮点值为正值。公式中 offset 被称为阶码偏移值，这个我们待会再讲。

我们首先来看单精度（float32）与双精度（float64）浮点数在阶码和尾数上的不同。这两种浮点数的阶码与尾数所使用的位数是不一样的，你可以看下 IEEE 754 标准中单精度和双精度浮点数的各个部分的长度规定：

我们看到，单精度浮点类型（float32）为符号位分配了 1 个 bit，为阶码分配了 8 个 bit，剩下的 23 个 bit 分给了尾数。而双精度浮点类型，除了符号位的长度与单精度一样之外，其余两个部分的长度都要远大于单精度浮点型，阶码可用的 bit 位数量为 11，尾数则更是拥有了 52 个 bit 位。

接着，我们再来看前面提到的“阶码偏移值”，我想用一个例子直观地让你感受一下。在这个例子中，我们来看看如何将一个十进制形式的浮点值 139.8125，转换为 IEEE 754 规定中的那种单精度二进制表示。

步骤一：我们要把这个浮点数值的整数部分和小数 部分，分别转换为二进制形式（后缀 d 表示十进制数，后缀 b 表示二进制数）：

这样，原浮点值 139.8125d 进行二进制转换后，就变成 10001011.1101b。

步骤二：移动小数点，直到整数部分仅有一个 1，也就是 10001011.1101b => 1.00010111101b。我们看到，为了整数部分仅保留一个 1，小数点向左移了 7 位，这样指数就为 7，尾数为 00010111101b。

步骤三：计算阶码。

IEEE754 规定不能将小数点移动得到的指数，直接填到阶码部分，指数到阶码还需要一个转换过程。对于 float32 的单精度浮点数而言，阶码 = 指数 + 偏移值。偏移值的计算公式为 2^(e-1)-1，其中 e 为阶码部分的 bit 位数，这里为 8，于是单精度浮点数的阶码偏移值就为 2^(8-1)-1 = 127。这样在这个例子中，阶码 = 7 + 127 = 134d = 10000110b。float64 的双精度浮点数的阶码计算也是这样的。

步骤四：将符号位、阶码和尾数填到各自位置，得到最终浮点数的二进制表示。尾数位数不足 23 位，可在后面补 0。

这样，最终浮点数 139.8125d 的二进制表示就为 0b_0_10000110_00010111101_000000000000。

最后，我们再通过 Go 代码输出浮点数 139.8125d 的二进制表示，和前面我们手工转换的做一下比对，看是否一致。

在这段代码中，我们通过标准库的 math 包，将 float32 转换为整型。在这种转换过程中，float32 的内存表示是不会被改变的。然后我们再通过前面提过的整型值的格式化输出，将它以二进制形式输出出来。运行这个程序，我们得到下面的结果：

我们看到这个值在填上省去的最高位的 0 后，与我们手工得到的浮点数的二进制表示一模一样。这就说明我们手工推导的思路并没有错。

而且，你可以从这个例子中感受到，阶码和尾数的长度决定了浮点类型可以表示的浮点数范围与精度。因为双精度浮点类型（float64）阶码与尾数使用的比特位数更多，它可以表示的精度要远超单精度浮点类型，所以在日常开发中，我们使用双精度浮点类型（float64）的情况更多，这也是 Go 语言中浮点常量或字面值的默认类型。

而 float32 由于表示范围与精度有限，经常会给开发者造成一些困扰。比如我们可能会因为 float32 精度不足，导致输出结果与常识不符。比如下面这个例子就是这样，f1 与 f2 两个浮点类型变量被两个不同的浮点字面值初始化，但逻辑比较的结果却是两个变量的值相等。至于其中原因，我将作为思考题留给你，你可以结合前面讲解的浮点类型表示方法，对这个例子进行分析：

看到这里，你是不是觉得浮点类型很神奇？和易用易理解的整型相比，浮点类型无论在二进制表示层面，还是在使用层面都要复杂得多。

这一类，我们通过字面值就可直接确定它的浮点值，比如：

采用科学计数法表示的浮点字面值，我们需要通过一定的换算才能确定其浮点值。而且在这里，科学计数法形式又分为十进制形式表示的，和十六进制形式表示的两种。

使用十进制科学计数法形式的浮点数字面值，这里字面值中的 e/E 代表的幂运算的底数为 10：

接着是十六进制科学计数法形式的浮点数：

这里，我们要注意，十六进制科学计数法的整数部分、小数部分用的都是十六进制形式，但指数部分依然是十进制形式，并且字面值中的 p/P 代表的幂运算的底数为 2。

知道了浮点型的字面值后，和整型一样，fmt 包也提供了针对浮点数的格式化输出。我们最常使用的格式化输出形式是 %f。通过 %f，我们可以输出浮点数最直观的原值形式。

我们也可以将浮点数输出为科学计数法形式，如下面代码：

其中 %e 输出的是十进制的科学计数法形式，而 %x 输出的则是十六进制的科学计数法形式。

math 包是Go语言标准库中的一个核心包，它提供了各种数学函数和常量，用于进行各种数学操作。

在Go语言中，数字类型的极值常量通常存储在math包中。这些常量用于表示浮点数和整数类型的最大值和最小值，以及其他数学常量。

以下是一些常见的math包中的数字类型极值常量：

这些常量可以在你的Go程序中使用，以便在算法和数学计算中引用数字类型的极值和常量。例如，你可以使用 math.MaxInt64 来表示 int64 类型的最大值，以便进行整数计算时进行比较或限制数值范围。同样，math.Pi 可用于计算圆的周长或面积等数学运算。

int 家族：int8、int16、int32、int64、int。在内存中分别用 1、2、4、8 个字节来表达，而 int 用几个字节则取决于CPU。目前大多数 int 都是 8 字节。 如果犹豫不决，就优先使用int，特殊情况除外。

uint 家族：uint8、uint16、uint32、uint64、 uint。无符号整数，类似于 int 家族，优先使用 uint。

float 家族：float32、float64。浮点数，优先使用 float64。

数学课本上将形如 z=a+bi（a、b 均为实数，a 称为实部，b 称为虚部）的数称为复数。

Go 语言则原生支持复数类型。

和整型、浮点型相比，复数类型在 Go 中的应用就更为局限和小众，主要用于专业领域的计算，比如矢量计算等。我们简单了解一下就可以了。

Go 提供两种复数类型，它们分别是 complex64 和 complex128。

complex64 的实部与虚部都是 float32 类型，而 complex128 的实部与虚部都是 float64 类型。

如果一个复数没有显示赋予类型，那么它的默认类型为 complex128。

关于复数字面值的表示，我们其实有三种方法。

第一种，我们可以通过复数字面值直接初始化一个复数类型变量：

第二种，Go 还提供了 complex 函数，方便我们创建一个 complex128 类型值：

第三种，你还可以通过 Go 提供的预定义的函数 real 和 imag，来获取一个复数的实部与虚部，返回值为一个浮点类型：

复数形式的格式化输出的问题，由于 complex 类型的实部与虚部都是浮点类型，所以我们可以直接运用浮点型的格式化输出方法，来输出复数类型，以下是一个示例：

在Go语言中，可以使用bool关键字来声明布尔类型变量，这些变量只能取 true（真）或 false（假）这两个值。

默认值：布尔类型变量的默认值为false。

强制类型转换：Go语言不允许将整数或其他数据类型强制转换为布尔型。只有布尔类型的值可以被用于布尔表达式中，比如条件语句。

数值运算和转换：布尔型无法直接参与数值运算，也无法与其他数据类型进行数值转换。这是因为布尔类型只有两个可能的值，不适合数学运算或数值转换。

使用双引号" "来定义:

使用反引号 `` 来定义:

多行字符串中可以直接加入换行,并且会原样保留换行符。

多行字符串常用于需要编写包含换行的长文本。

需要注意:

Go 语言的字符串常见转义符包含回车、换行、单双引号、制表符等，如下表所示。

举个例子，我们要打印一个Windows平台下的一个文件路径：

Go 语言规定，字符串类型的值在它的生命周期内是不可改变的。这就是说，如果我们声明了一个字符串类型的变量，那我们是无法通过这个变量改变它对应的字符串值的，但这并不是说我们不能为一个字符串类型变量进行二次赋值。

什么意思呢？我们看看下面的代码就好理解了：

在这段代码中，我们声明了一个字符串类型变量 s。当我们试图通过下标方式把这个字符串的第一个字符由 h 改为 k 的时候，我们会收到编译器错误的提示：字符串是不可变的。但我们仍可以像最后一行代码那样，为变量 s 重新赋值为另外一个字符串。

Go 这样的“字符串类型数据不可变”的性质给开发人员带来的最大好处，就是我们不用再担心字符串的并发安全问题。这样，Go 字符串可以被多个 Goroutine（Go 语言的轻量级用户线程）共享，开发者不用因为担心并发安全问题，使用会带来一定开销的同步机制。

另外，也由于字符串的不可变性，针对同一个字符串值，无论它在程序的几个位置被使用，Go 编译器只需要为它分配一块存储就好了，大大提高了存储利用率。

Go 语言源文件默认采用的是 Unicode 字符集，Unicode 字符集是目前市面上最流行的字符集，它囊括了几乎所有主流非 ASCII 字符（包括中文字符）。Go 字符串中的每个字符都是一个 Unicode 字符，并且这些 Unicode 字符是以 UTF-8 编码格式存储在内存当中的。

使用+操作符拼接字符串

通过fmt.Sprintf进行格式化拼接

使用len() 获取字符串字节长度:

使用utf8.RuneCountInString()函数获取字符个数:

在字符串的实现中，真正存储数据的是底层的数组。字符串的下标操作本质上等价于底层数组的下标操作。可以通过索引下标访问字符串中每个字符:

我们可以看到，通过下标操作，我们获取的是字符串中特定下标上的字节，而不是字符。

Go 有两种迭代形式：常规 for 迭代与 for range 迭代。你要注意，通过这两种形式的迭代对字符串进行操作得到的结果是不同的。

通过常规 for 迭代对字符串进行的操作是一种字节视角的迭代，每轮迭代得到的的结果都是组成字符串内容的一个字节，以及该字节所在的下标值，这也等价于对字符串底层数组的迭代，比如下面代码：

运行这段代码，我们会看到，经过常规 for 迭代后，我们获取到的是字符串里字符的 UTF-8 编码中的一个字节：

像下面这样使用 for range 迭代，我们得到的又是什么呢？我们继续看代码：

同样运行一下这段代码，我们得到：

我们看到，通过 for range 迭代，我们每轮迭代得到的是字符串中 Unicode 字符的码点值，以及该字符在字符串中的偏移值。我们可以通过这样的迭代，获取字符串中的字符个数，而通过 Go 提供的内置函数 len，我们只能获取字符串内容的长度（字节个数）。当然了，获取字符串中字符个数更专业的方法，是调用标准库 UTF-8 包中的 RuneCountInString 函数。

Go 字符串类型支持各种比较关系操作符，包括 = =、!= 、>=、 和 s2) // true fmt.Println(s1 >= s2) // true }

你可以看到，鉴于 Go string 类型是不可变的，所以说如果两个字符串的长度不相同，那么我们不需要比较具体字符串数据，也可以断定两个字符串是不同的。但是如果两个字符串长度相同，就要进一步判断，数据指针是否指向同一块底层存储数据。如果还相同，那么我们可以说两个字符串是等价的，如果不同，那就还需要进一步去比对实际的数据内容。

在这方面，Go 支持字符串与字节切片、字符串与 rune 切片的双向转换，并且这种转换无需调用任何函数，只需使用显式类型转换就可以了。我们看看下面代码：

strings包提供了Go语言字符串操作的常用API:

组成每个字符串的元素叫做“字符”，可以通过遍历或者单个获取字符串元素获得字符。 字符用单引号（’）包裹起来，如：

例如:

例如：

以下是一些示例，演示了byte 和 rune 类型的用法：

在上述示例中，我们首先使用 byte 和 rune 分别表示单个ASCII字符和Unicode字符。然后，我们使用 rune 处理包含多个Unicode字符的字符串。

总之，byte 和 rune 类型在Go语言中用于处理字符和字节，其中 byte 主要用于处理ASCII字符和字节数据，而 rune 用于处理Unicode字符，特别是用于处理多语言文本。

Go语言中只有强制类型转换，没有隐式类型转换。该语法只能在两个类型之间支持相互转换的时候使用。

强制类型转换的基本语法如下：

其中，T 表示要转换的目标类型，expression 是要转换的表达式。这个语法只能在两种数据类型之间支持相互转换的情况下使用。

以下是一些示例，演示了不同数据类型之间的强制类型转换：

要注意的是,强制类型转换必须在相互兼容的类型之间进行,且需要明确指定目标类型,不会自动进行隐式转换。

如果我们要通过 Go 提供的类型定义语法，来创建自定义的数值类型，我们可以通过 type 关键字基于原生内置类型来声明一个新类型。

下面我们就来建立一个名为 MyInt 的新的数值类型看看：

这里，因为 MyInt 类型的底层类型是 int32，所以它的数值性质与 int32 完全相同，但它们仍然是完全不同的两种类型。根据 Go 的类型安全规则，我们无法直接让它们相互赋值，或者是把它们放在同一个运算中直接计算，这样编译器就会报错。

要避免这个错误，我们需要借助显式转型，让赋值操作符左右两边的操作数保持类型一致，像下面代码中这样做：

我们也可以通过 Go 提供的类型别名（Type Alias）语法来自定义数值类型。和上面使用标准 type 语法的定义不同的是，通过类型别名语法定义的新类型与原类型别无二致，可以完全相互替代。我们来看下面代码：

你可以看到，通过类型别名定义的 MyInt 与 int32 完全等价，所以这个时候两种类型就是同一种类型，不再需要显式转型，就可以相互赋值。

在Go语言中，数字类型（包括整数和浮点数）支持基本的数学运算，包括加法、减法、乘法和除法。以下是这些运算的示例：

下面例子中 f1 为何会与 f2 相等？

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