深入分析Go语言与C的异同
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前言
为了更加深入地介绍Go语言以及与C语言的比较，本文将会从多个维度出发进行详细的阐述。首先，将从Go语言的关键字方面介绍Go与C在语言特性上的异同，并且探讨两种语言在关键字方面的优化和不足之处。其次，本文将通过代码示例、性能测试等方式，展示Go语言在关键字方面的优势，从而为读者呈现出Go语言的强大之处。除此之外，为了更好地帮助读者理解Go语言，本文还将介绍一些优秀的Go语言工具和社区资源，供读者进一步学习和探索。相信通过这些内容的全面介绍，读者们会对Go语言有更全面深入的认识和了解。
文章目录：
??1.2逐步成型
??1.3正式发布
???2.1.1.Var
???2.1.4. For
????2.3.2.Func
1.Go的前世今生
1.1Go语言诞生的过程
话说早在 2007 年 9 月的一天，Google 工程师 Rob Pike 和往常一样启动了一个 C++项目的构建，按照他之前的经验，这个构建应该需要持续 1 个小时左右。这时他就和 Google公司的另外两个同事 Ken Thompson 以及 Robert Griesemer 开始吐槽并且说出了自己想搞一个新语言的想法。当时 Google 内部主要使用 C++构建各种系统，但 C++复杂性巨大并且原生缺少对并发的支持，使得这三位大佬苦恼不已。
第一天的闲聊初有成效，他们迅速构想了一门新语言：能够给程序员带来快乐，能够匹配未来的硬件发展趋势以及满足 Google 内部的大规模网络服务。并且在第二天，他们又碰头开始认真构思这门新语言。第二天会后，Robert Griesemer 发出了如下的一封邮件：
可以从邮件中看到，他们对这个新语言的期望是：在 C 语言的基础上，修改一些错误，删除一些诟病的特性，增加一些缺失的功能。比如修复 Switch 语句，加入 import 语句，增加垃圾回收，支持接口等。而这封邮件，也成了 Go 的第一版设计初稿。
在这之后的几天，Rob Pike 在一次开车回家的路上，为这门新语言想好了名字Go。在他心中，”Go”这个单词短小，容易输入并且可以很轻易地在其后组合其他字母，比如 Go 的工具链：goc 编译器、goa 汇编器、gol 连接器等，并且这个单词也正好符合他们对这门语言的设计初衷：简单。
1.2逐步成型
在统一了 Go 的设计思路之后，Go 语言就正式开启了语言的设计迭代和实现。2008 年，C语言之父，大佬肯·汤普森实现了第一版的 Go 编译器，这个版本的 Go 编译器还是使用C语言开发的，其主要的工作原理是将Go编译成C，之后再把C编译成二进制文件。到2008年中，Go的第一版设计就基本结束了。这时，同样在谷歌工作的伊恩·泰勒（Ian Lance Taylor）为Go语言实现了一个gcc的前端，这也是 Go 语言的第二个编译器。伊恩·泰勒的这一成果不仅仅是一种鼓励，也证明了 Go 这一新语言的可行性 。有了语言的第二个实现，对Go的语言规范和标准库的建立也是很重要的。随后，伊恩·泰勒以团队的第四位成员的身份正式加入 Go 语言开发团队，后面也成为了 Go 语言设计和实现的核心人物之一。罗斯·考克斯（Russ Cox）是Go核心开发团队的第五位成员，也是在2008年加入的。进入团队后，罗斯·考克斯利用函数类型是“一等公民”，而且它也可以拥有自己的方法这个特性巧妙设计出了 http 包的 HandlerFunc 类型。这样，我们通过显式转型就可以让一个普通函数成为满足 http.Handler 接口的类型了。不仅如此，罗斯·考克斯还在当时设计的基础上提出了一些更泛化的想法，比如 io.Reader 和 io.Writer 接口，这就奠定了 Go 语言的 I/O 结构模型。后来，罗斯·考克斯成为 Go 核心技术团队的负责人，推动 Go 语言的持续演化。到这里，Go 语言最初的核心团队形成，Go 语言迈上了稳定演化的道路。
1.3正式发布
2009年10月30日，罗伯·派克在Google Techtalk上做了一次有关 Go语言的演讲，这也是Go语言第一次公之于众。十天后，也就是 2009 年 11 月 10 日，谷歌官方宣布 Go 语言项目开源，之后这一天也被 Go 官方确定为 Go 语言的诞生日。
（Go语言吉祥物Gopher）
1.4.Go安装指导
1．Go语言安装包下载
Go 官网：https://golang.google.cn/
选择对应的安装版本即可（建议选择.msi文件）。
2.查看是否安装成功 + 环境是否配置成功
打开命令行：win + R 打开运行框，输入 cmd 命令，打开命令行窗口。
命令行输入 go version 查看安装版本，显示下方内容即为安装成功。
2.Go和C的关键字比较
Go有25个关键字，而C则有119个关键字（其中包含77个基础关键字和42个上下文关键字）。单从数量上来讲，C的数量是Go的5倍之多，这也是Go比C更简单的原因之一。
Go中的 25 个关键字：
| 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 |
（Go关键字）
2.1Go与C都有的关键字
- break
- case
- const
- continue
- default
- else
- for
- goto
- if
- interface
- return
- struct
- switch
- var
以上14个关键字是Go和C共有的，它们之中大部分的用法都是完全相同的，这里重点说一下在Go中有特殊语法的关键字。
2.1.1.Var
Var在Go中用来表示定义变量，但语法和 C不同。C中只有一种定义变量的方法，而 Go中有两种，它们分别是：
- 普通方式
var i int = 1
这种方式是Go的原始变量定义方式，一般包级别的变量都是这样定义的，并且如果定义那些编译器可以自动推断的类型，比如上述的例子，其后的类型可以省略。
- 语法糖(是的，Go中也有语法糖…)
i, j := 1, "hello"
上述代码可简写为语法糖形式。事实上，Go代码中，90%变量都以此方式定义，因为几乎所有函数都有多个返回值，这种定义方式可省去许多麻烦。
2.1.2.Switch-case-default
Switch-case是一个连用的方法，但是case和default这两个关键字在 Go中除了可以和 switch 连用，还可以和select 语句连用。
同时Go中默认把 switch 语句的一个弊端修复了，即 switch 子句中不用再写 break 了。
switch n := "a"; n {
case n == "a":
fmt.Println("a")
case n == "b":
fmt.Println("b")
case n == "c":
fmt.Println("c")
}
上面这段代码的fmt是Go中的标准输出包，其中的Println函数等同于C中的Console.WriteLine方法。同时这段代码的最终结果只会输出a，而 在C中，同样的代码会把abc全部输出出来，这也是Go为何比C简单的原因之一。
除此之外，switch 语句后面出现了一种全新的写法：n := "a"; n，这种写法在Go中的控制语句（if, else if, switch-case, for）中都可以使用，分号前是变量的定义，分号后是定义的判断条件。这种语法优点类似于 C中的普通 for 循环的前两个子句。
最后，可以发现switch之后没有跟小括号，因为在Go中，控制块的子句后面都是不需要写小括号的，如果写了同样会被 gofmt 自动格式化掉。
2.1.3. If-else
Go中的if-else和C几乎也是相同的，它俩最大的区别是Go中特殊语法，可以在 if-else 控制块中直接给变量赋值并且在控制块中使用这些值。
func isEven(n int) bool {
return n % 2 == 0
}
func main() {
if n := rand.Intn(1000); isEven(n) {
fmt.Printf("%d是偶数\\n", n)
} else {
fmt.Printf("%d是奇数\\n", n)
}
}
2.1.4. For
Go中的循环控制语句有且只有一个 for 关键字。而 C中的 while、foreach 等在Go中都是通过 for 的各种变形达成的。
- while 语句
for true {
// ...
}
- for 语句
for i := 0; i < n; i++ {
// ...
}
Go中普通的 for 循环和 C中唯一的差别就是 i++从表达式变成了语句。也就是说，Go中没有i = i++这样的语法，也没有++i这样的语法，只有i++这种语法。
- foreach 语句
array := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
for index, value := range array {
// ...
}
foreach 语句的写法和 C中很不相同，上述的例子是 foreach 遍历一个int类型的数组，其中用到了一个range关键字，这个关键字会把数组拆分成两个迭代子对象index 和value，for range可以遍历数组、切片、字符串、map 及通道（channel）,这个语法同样类似于 JavaScript 的循环语法。例如下面的代码就是遍历数组中的值并输出：
for key, value := range []int{1, 2, 3, 4} {
fmt.Printf("key:%d value:%d\\n", key, value)
}
代码输出如下：
key:0 value:1
key:1 value:2
key:2 value:3
key:3 value:4
2.1.5 Struct
Go中的struct关键字和C中的作用是相同的，即定义一个结构体。因为Go中是没有类这个概念的，所以struct就相当于是C中class的定义。同样的，struct在Go中是值类型结构，因此使用的时候一定需要注意案值传递导致的复制问题。（需要注意的是Go中的struct只能定义字段，不能定义函数。）
// struct的定义是配合type关键字一起使用的
type People struct {
name string // 定义的字段和Go语言其他的风格相同，名字在前，类型在后
age int
}
2.2Go与C不一样但使用方法差不多的关键字
- package
- import
- type
- defer
2.2.1.Package与namespace
Go中的package和C的namespace基本相同，就是定义组织的一个包，主要作用是对代码模块进行隔离。但Go和C不同的是，C十分灵活，即使不在一个文件夹下的代码都可以定义为相同的namespace。但是Go中package内的文件都需要在相同的文件夹内才能被正确编译，并且一个文件夹内只能出现最多一个包名。除此之外，类似于C中的Main方法，Go中可运行程序的执行入口也是一个 main函数，但是main函数必须定义在package main下。
// Go中，同一个文件夹只能同时存在一个包名
// 包名可以和文件夹名不同，但是必须有且只有一个
package main
// main函数只能在main包下才能正确作为启动函数运行
func main() {
//do something
}
// 同文件夹下的另一个文件，比如hello.go
package hello //编译器报错
2.2.2.Import与using
Import和using的作用都是用来导入其他模块的代码。但是Go比C多了一个强制要求：没有在代码模块中使用import或者是定义了但是没有使用的变量，在编译时会直接报错。这样做的目的除了使代码看起来更简洁以外，最主要的原因是import语句还有另一个重要功能就是调用包中的init()函数。例如如下代码：
// hello文件夹下的demo文件夹内的 demo.go
package demo
var me string
func init() {
me = "jeffery"
}
func SayHello() {
fmt.Printf("hello, %s", me)
}
// hello文件夹下的hello.go
package main
import "hello/demo"
func main() {
demo.SayHello() // 输出：hello, jeffery
}
上述的程序定义了一个demo文件，当demo文件第一次被import关键字加载到其他包时，会自动调用其init()函数，这时就会把变量me赋值为jeffery，之后调用SayHello()函数时，返回的就都是”hello, jeffery”了。也正是因为init函数的存在，不使用的import需要被删除，因为如果不删除很有可能会自动调用到未被使用的包内的 init 函数。
2.2.3. Type与class
- 常规用法
把 type和class 对比其实是不太合理的。因为 C中class关键字是定义一个类型和这个类型的具体实现，比如下述的代码在 C中的意思是定义一个名为People的类，并且定义了这类中有一个属性 Age。
interface IAnimal {
public void Move();
}
class People {
public int Age { get;set; }
}
然而Go中的type关键字仅仅是用来定义类型名称的，如果想要定义其实现，必须后面再更上具体实现的关键字。比如上述的代码定义在Go中就变成了如下：
type IAnimal interface {
Move()
}
type People struct {
Age int
}
上述只是 type 的最常用用法，除此之外 type 还有两个其他的用法：
- 以一个基准类型定义一个新类型
type Human People
这样的语句相当于用People类型定义了一个Human的新类型。注意，这里是一个新类型，而不是 C中的继承。因此如果People内有一个Move函数，那Human对象是无法调用这个Move函数的，如果非要使用，则需要强制类型转换。（Go中的强制类型转换是类型+ ()，比如上述的例子 Human(People)就可以把 People 类型强转为 Human 类型）
- 定义类型别名
type Human = People
如果使用了等号进行定义，那就相当于给类型 People 定义了一个别名 Human，这种情况下 People 中的代码 Human 也是可以正常使用的。上面两种用法基本都不常用，这里只做了解即可。
2.2.4.Defer与finally
Go中的defer和C的finally是一样的，在一个方法执行结束退出之前只可以干一件事。而和 C不太一样的是，Go中的 defer 语句不用必须写在最后，比如我们会经常看到这样风格的代码：
var mutex sync.Mutex // 一个全局锁，可以类似的等价于C中的Monitor类
func do() {
mutex.Lock()
defer mutex.Unlock()
// ...
}
上面这个例子的意思是定义一个全局锁，在do函数进入时，加锁，在退出时解锁。之后再去写自己的业务逻辑。除此之外，defer也可以写多个，但最终的执行顺序是从下向上执行，也就是最后定义的defer先执行。
2.3Go有而 C没有的关键字
- fallthrough
- func
2.3.1. Fallthrough
这个关键字是为了兼容C语言中的 fallthrough，其目的是是在 switch-case 语句中再向下跳一个case，比如下面这个例子：
switch n := "a"; n {
case n == "a":
fmt.Println("a")
fallthrough
case n == "b":
fmt.Println("b")
case n == "c":
fmt.Println("c")
}
这个例子的最终输出结果就是：
a
b
2.3.2.Func
和其他函数（比如 JavaScript 的 function，Python 中的 def）一样，Go中的 func就是用来定义函数的。
// 定义了一个函数名称为getName的函数
// 其中包含一个int类型的参数id
// 以及两个返回值，string和bool类型
func getName(id int) (string, bool) {
return "jeffery", true
}
Go中的函数以及其他一系列需要定义类型的语法中，永远都遵循名称在前，类型在后。此外，Go中的func同样也可以配合type使用定义C中的委托，比如我们可以在 C中定义一个.Net Core 的中间件：
public delegate void handleFunc(HttpContext httpContext);
public delegate handleFunc middleware(handleFunc next);
这样的代码可以在 Go中这样实现：
type handleFunc func(httpContext HttpContext)
type middleware func(next handleFunc) handleFunc
3.文章小结
Go语言相较于C在关键字上的优点有以下几个：
1.更简洁的语法：Go语言致力于简化代码的编写和理解，使得语言关键字的数量更少，更加简洁明了。相比之下，C拥有更多的关键字，从而使代码的可读性稍微降低。
2.更好的并发性支持：Go语言天然支持并发编程，通过goroutine和channel管道，可以轻松实现高并发的程序。而C对于并发编程需要手动处理锁，信号量等机制来控制线程的并发，代码比较繁琐。
3.更好的内存管理：Go语言使用垃圾回收机制，不需要开发者手动管理内存，避免了许多内存泄漏等问题。相比之下，C需要开发者手动进行内存管理，需要使用using关键字或者手动释放内存等机制来控制内存，这增加了代码的复杂性。
4.更好的性能：由于采用了更简洁的语法和更好的内存管理，Go语言编写的程序具有更好的性能表现。与C相比，Go语言的程序不仅运行速度更快，而且资源消耗更少，性能更出色。