Язык программирования Go: коротко о главном

Код легко читается, спецификация короткая и современная, поддержка параллельных вычислений и всех модных фичей, даже есть встроенный веб-сервер. О каком языке пойдет речь? В небольшом руководстве для новичков рассмотрим основы языка Golang и поймем причины его популярности.

---

Содержание:
1. Что такое Golang?
2. Преимущества Golang
3. Назначение Go
4. Установка Go
5. Синтаксис и основы языка
6. Особенности архитектуры Go
7. Преимущества Golang для начинающих программистов

1. Что такое Golang?

Перед изучением любого языка, начинающий программист должен четко понимать конечную цель изучения. Ведь каждый из них разработан для решения определенных задач, и Golang или Go — не исключение. Google создала этот язык для решения проблем с производительностью и общим замедлением процесса разработки.

Большая сложная кодовая база корпорации, со временем, начала давать сбои — руководством было принято решение сделать новый язык, ориентированный на скорость и простоту.

Использовавшиеся до Go языки C++ и Java не обладали необходимой гибкостью и простотой построения программ такого масштаба. Созданием Golang занимались опытные специалисты Роберт Гризмер, Роб Пайк и Кен Томпсон, разрабатывавшие до этого операционную систему Inferno. Они и представили миру в конце 2009 года инструмент для решения глобальных проблем в разработке, способный сделать код более эффективным и масштабируемым.

Первоначально Go был призван решить внутренние проблемы Google,  но быстро обрел общемировую популярность и его стали использовать повсеместно.

Это ли не повод начать его изучать?

2. Преимущества Golang

GoLang обладает следующими преимуществами:

1. Быстрая компиляция.
2. Удобочитаемость кода и документации.
3. Упрощенное управление версиями программы.

Существующие языки до недавнего времени довольно неплохо справлялись с крупномасштабным программированием. Однако, за последнее десятилетие, в вычислительной среде произошли глобальные изменения: появилось огромное количество новых сетей, увеличились объемы кластерных вычислений и размеры облачных систем.

Поэтому появление современного быстрокомпилируемого языка, эффективно запускающегося на сотнях или даже тысячах машинах — стало отличной новостью для крупного и мелкого IT-бизнеса.

Всего за шесть коротких лет с момента своего создания, Go вошел в 20-ку лучших языков программирования, сделав это за счет:

• минималистичности — имея небольшое количество, применяемых при кодинге концепций;
• лучшей поддержке параллелизма;
• хорошо понятной спецификации и легкости в изучении;
• надежности. Встроенная «защита от дурака», запрещающая все, что может оказаться потенциально опасным, а также используемая строгая статическая типизация, отсутствие классов и наследования;
• строгому подходу к форматированию, помогающему стандартизировать код и упростить рефакторинг приложений.

3. Назначение Go

На Go можно писать почти все, но чаще всего он используется для сетевого программирования и написания клиент-серверных приложений, обработки большого количества информации, подсчета статистики, написания парсеров, блокчейн-проектов, админских и DevOps инструментов, а еще его можно использовать для написания обычных сайтов.

4. Установка Go

Официальные бинарные дистрибутивы доступны для операционных систем FreeBSD (версия 10-STABLE и выше), Linux, macOS (10.10 и выше) и Windows, а также 32-битных (386) и 64-битных (amd64) процессорных архитектур x86.

Опишем некоторые базовые моменты по установке одного из них на ваш ПК (далее приведем пример для Windows).

Шаг 1 Чтобы скачать Golang, посетите страницу загрузки на официальном сайте языка и выберите загрузочный файл, исходя из установленной у вас операционной системы.

Шаг 2 Дважды щелкните по нужному вам файлу и нажмите Run.

Шаг 3 Нажимаем кнопку Next.

Шаг 4 Выбираем директорию для установочных файлов и снова жмем Next.

Шаг 5 жмем на кнопку Finish, установка завершена.

Шаг 6 После завершения установки вы можете проверить все ли в порядке, открыв терминал и набрав:

go version

Увидев версию проинсталированного пакета — делаем вывод, что все работает нормально. Можно начинать работать!

5. Синтаксис и основы языка

Теперь давайте немного покодим, начнем со стандартной и предельно простой программы Hello World:

package main
 
import "fmt"
 
func main () {
 
fmt.Println("Hello World! This is my first Golang program")
 
}

Давайте пройдемся по коду построчно.

Первая строка — это объявление пакета. Каждая Go-программа должна принадлежать какому-нибудь пакету, эта конкретная программа принадлежит пакету main. Затем мы импортируем fmt или библиотеку форматов, которая предоставляет разработчику широкий набор функций, позволяющих форматировать вывод.

Затем мы создаем функцию main, внутри которой прописываем метод Println, для вывода приветственного сообщения в консоль. Пока все просто.

Переменные и константы

Что такое переменная? Переменная — это не что иное, как имя, присвоенное области памяти, которой могут манипулировать программы. Каждая переменная в Go имеет определенный тип, определяющий размер и структуру памяти этой переменной, диапазон значений, которые можно хранить в этой памяти, и набор операций, которые можно применять к переменной.

Константы — это переменные с фиксированным значением. Программа не может изменять их во время своего выполнения. Эти фиксированные значения еще называют литералами. Они могут быть целочисленного типа данных, с плавающей запятой, символьные, строковые.

Константы обрабатываются также, как обычные переменные, за исключением того, что их значения не могут быть изменены после их определения.

package main
 
import "fmt"
 
func main () {
 
var x int = 5 //объявление переменной x
 
var (
a = 10
b = 15 //объявление нескольких переменных
)
 
y := 7 // сокращенное объявление переменных
 
const pi float64 = 3.14272345 //объявление константы
 
var name string = "Denis" // объявление строковой переменной
}

Типы данных

В Golang есть четыре основных типа данных, присутствующих почти в каждом языке программирования: числовой, строковый, логический, ссылочный:

Операторы

В Golang также применяются три основных типа операторов: арифметические, реляционные и логические. Все они представлены на изображении ниже:

Указатели

Некоторые задачи в Go невозможно выполнить без использования указателей. Как мы уже говорили, каждая переменная здесь представляет собой ячейку памяти с определенным адресом. Доступ к ней по этому адресу можно получить при помощи амперсанда (&):

package main
 
import "fmt"
 
func main() {
 
// Мы передаем значение переменной в функцию
x := 0
changeVal(x)
fmt.Println("x =",x)
 
// Если мы передаем ссылку на переменную, мы можем изменить значение
//функции
changeVal(&x)
fmt.Println("x =",x)
 
// Получаем адрес x при помощи &
fmt.Println("Memory Address for x =", &x)
 
// Мы также можем сгенерировать указатель при помощи new
 
}
 
func changeVal(x int) {
 
// Не влияет на значение x в main()
x = 2
 
}
 
// * сигнализирует о том, что нам присылают ссылку на значение
func changeXValNow(x *int){
 
// Изменяем значение по адресу памяти, на который ссылается указатель
// * дает нам доступ к значению, на которое указывает указатель
 
*x = 2 // в адресе памяти сохраняем значение 2
 
}
}

Циклы

Цикл — это основной итерационный механизм в информатике, он используется в случае, когда вам нужно выполнить повторяющееся действие.

Сейчас в большинстве языков программирования есть три типа циклов, а именно for, while (контролируемый выход) и do-while (контролируемый вход), но в Golang есть только один тип цикла — цикл for. Синтаксис Go позволяет реализовать циклы while с синтаксисом цикла for:

package main
 
import "fmt"
 
func main() {
 
// цикл
 
i := 1
 
for i <= 10 {
fmt.Println(i)
 
i++
}
 
// реляционные операторы ==, !=, <, >, <=,  и  >=
 
// Вы также можете определить цикл for, подобный этому, но тут нужны точки с запятой
 
for j := 0; j < 5; j++ {
 
fmt.Println(j);
 
}
}

Условные операторы

Конструкции, запускающие определенные участки кода, в зависимости от того, является ли условие истинным (true) или нет (false). В Golang они представлены «if-else» и «switch». Давайте посмотрим их реализацию на примере ниже:

package main
 
import "fmt"
 
func main() {
 
age := 15
 
if age >= 16 {
fmt.Println("Взрослый")
} else {
fmt.Println("Не взрослый")
}
 
// Вы можете использовать else для выполнения любых действий, но после совпадения
// остальные условия не проверяются

 
if age >= 16 {
fmt.Println("в школе")
} else if age >= 18 {
fmt.Println("в колледже")
} else {
fmt.Println("на пенсии")
}
 
// Операторы Switch используются, когда возможные варианты-ограничены
 
switch age {
case 16: fmt.Println("может водить")
case 18: fmt.Println("может голосовать")
default: fmt.Println("может все")
}
}

Массивы

Массив — это структура данных используемая для контейнеризации данных одного типа. Например, для сохранения имен учеников определенного класса. В приведенном ниже коде показано, как массивы реализованы в Golang.

package main
 
import "fmt"
 
func main() {
 
//Массив содержит фиксированное количество значений одного типа.
 
var favNums2[5] float64
 
favNums2[0] = 163
favNums2[1] = 78557
favNums2[2] = 691
favNums2[3] = 3.141
favNums2[4] = 1.618
 
// Вы получаете доступ к значению, предоставляя номер индекса
 
fmt.Println(favNums2[3])
 
// Другой способ инициализации массива
 
favNums3 := [5]float64 { 1, 2, 3, 4, 5 }
 
// Перебор массива
 
for i, value := range favNums3 {
 
fmt.Println(value, i)
 
}
 
//Срезы похожи на массивы, но здесь не учитывается размер
 
numSlice := []int {5,4,3,2,1}
 
// Вы можете создать срез, определив первое значение индекса и последнее
 
numSlice2 := numSlice[3:5] // numSlice3 == [2,1]
 
fmt.Println("numSlice2[0] =", numSlice2[0])
 
//Если вы не укажете первый индекс, по умолчанию он равен 0.
//Если вы не укажете последний индекс, по умолчанию он будет максимальным.
 
fmt.Println("numSlice[:2] =", numSlice[:2])
 
fmt.Println("numSlice[2:] =", numSlice[2:])
 
// Вы также можете создать пустой срез и определить тип данных,
 
numSlice3 := make([]int, 5, 10)
 
// Вы можете скопировать фрагмент в другой
 
copy(numSlice3, numSlice)
 
fmt.Println(numSlice3[0])
 
// Добавлять значения в конец среза
 
numSlice3 = append(numSlice3, 0, -1)
 
fmt.Println(numSlice3[6])
}

Карты

Структура данных под названием «Карты» сопоставляет уникальные ключи со значениями. Ключ — это объект, который вы используете для извлечения значения. Имея ключ и значение, вы можете сохранить это значение в объекте карты. После сохранения значения его можно получить с помощью ключа.

package main
 
import "fmt"
 
func main() {
 
// Карта — это набор пар ключ-значение.
// Записывается так: varName := make(map[тип ключа] тип значения)
 
presAge := make(map[string] int)
 
presAge["Ivan Ivanov"] = 42
 
fmt.Println(presAge["Ivan Ivanov"])
 
// Получим количество элементов на карте
 
fmt.Println(len(presAge))
 
// Размер меняется при добавлении нового элемента
 
presAge["Denis Boro"] = 43
fmt.Println(len(presAge))
 
//Мы можем удалить значение, передав ключ для удаления
 
delete(presAge, "Denis Boro")
fmt.Println(len(presAge))
}

Функции

Функция — это группа выражений, выполняющих одну задачу. В каждой программе на Go есть как минимум одна функция — main(). Вы можете разделить свой код на отдельные функции. Как вы это сделаете зависит от вас, но по логике деление должно быть таким, чтобы каждая функция выполняла одну определенную задачу.

При объявлении функции компилятор должен получить информацию об имени функции, типе возвращаемого значения и параметрах.

package main
 
import "fmt"
 
func main () {
 
fmt.Println("5 + 4 = ", add(5,4))
fmt.Println(subtract(1,2,3,4,5))
 
}
 
func add(a,b int) int {
 
return a+b
 
}
 
func subtract(args ... int) {
 
sub := 0
 
for _, value := range args {
sub -= value
}
 
return sub
}

Структура

Структура — это еще один определяемый пользователем тип данных, доступный в программировании Go, позволяющий комбинировать элементы данных разных типов. Структуры используются для представления записи.

Предположим, вы хотите отслеживать книги в библиотеке по следующим атрибутам:

• Заголовок
• Автор
• Идентификатор книги

В таком сценарии структуры очень полезны. Оператор struct определяет новый тип данных с несколькими элементами для вашей программы. Оператор type связывает имя с типом, который в нашем случае является структурой.

package main
 
import "fmt"
 
// структуры
 
func main() {
 
rect1 := Rectangle{height: 10, width: 10}
 
fmt.Println("Rectangle is", rect1.width, "wide")
 
fmt.Println("Area of the rectangle =", rect1.area())
 
}
 
type Rectangle struct{
 
height float64
width float64
}
 
func (rect *Rectangle) area() float64{
 
return rect.width * rect.height
}

Интерфейс

Интерфейсы представляют абстракцию поведения других типов. Интерфейсы позволяют определять функции, которые не привязаны к конкретной реализации. То есть интерфейсы определяют некоторый функционал, но не реализуют его. Звучит немного запутанно, но пример далее все прояснит:

package main
 
import "fmt"
import "math"
 
// структуры и интерфейсы
 
func main() {
 
rect := Rectangle{20, 50}
circ := Circle{4}
 
fmt.Println("Rectangle Area =", getArea(rect))
fmt.Println("Circle Area =", getArea(circ))
 
}
 
// Интерфейс определяет список методов, которые тип должен реализовать.
// при их реализации, выполняется правильный метод
// даже если оригинал упоминается с именем интерфейса
 
type Shape interface {
area() float64
}
 
type Rectangle struct{
height float64
width float64
}
 
type Circle struct{
radius float64
}
 
func (r Rectangle) area() float64 {
return r.height * r.width
}
 
func (c Circle) area() float64 {
return math.Pi * math.Pow(c.radius, 2)
}
 
func getArea(shape Shape) float64{
 
return shape.area()
 
}
}

6. Особенности архитектуры Go

1. Деление на классы в Go отсутствует, но для именованных типов (структур и базовых типов вроде int) можно определить методы, и в контексте ООП все такие типы будут классами (например, type newInt int).
2. В Golang с помощью ключевого слова Go можно создать новый поток выполнения программы, запускающий анонимную или именованную функцию в заново созданной Go-процедуре (термин, используемый в Go для обозначения сопрограмм).
3. Средства низкоуровневого доступа к памяти сосредоточены в системном пакете unsafe. Его особенность в том, что, будучи внешне обычным Go-пакетом, он фактически реализуется самим компилятором.
4. Стандартная библиотека Go поддерживает создание консольных приложений и серверных приложений с веб-интерфейсом, но нет стандартных средств для создания графического интерфейса пользователя (GUI) в клиентских приложениях.

7. Преимущества Golang для начинающих программистов

1. Скорость. Язык может компилироваться непосредственно в машинный код и не требует интерпретатора. Это способствует более быстрому выполнению программ, поскольку нет необходимости в промежуточных процессах. Скорость языка привлекает все больше компаний, желающих использовать его в своей работе. Они и порождают немалый спрос на Go-разработчиков.
2. Активное сообщество разработчиков. Это производительный язык стал довольно популярным. В настоящее время насчитывается более миллиона адептов Go-движения и в будущем это число будет только расти. Наличие сильного и активного сообщества разработчиков гарантирует доступность поддержки для решения разного рода проблем, возникающих в процессе разработки.
3. Легко учиться. Это не один из тех языков программирования, на освоение которых уходят годы. Если вы новичок, вы легко разберетесь с синтаксисом в кратчайшие сроки. Структура кода в Golang немного напоминает привычный всем C, но он не перегружает учащихся сложным синтаксисом и структурой.

---

В конце материала, по традиции, несколько обучающих видеороликов по теме: