数组与切片

通过测试学习 Go 编程 /

数组与切片

数组允许你以特定的顺序在变量中存储相同类型的多个元素。

对于数组来说，最常见的就是迭代数组中的元素。我们创建一个 Sum 函数，它使用 for 来循环获取数组中的元素并返回所有元素的总和。

让我们使用 TDD 思想。

先写测试函数

在 sum_test.go 中：

package main

import "testing"

func TestSum(t *testing.T) {

    numbers := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}

    got := Sum(numbers)
    want := 15

    if want != got {
        t.Errorf("got %d want %d given, %v", got, want, numbers)
    }
}

数组的容量是我们在声明它时指定的固定值。我们可以通过两种方式初始化数组：

[N]type{value1, value2, ..., valueN} e.g. numbers := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}
[...]type{value1, value2, ..., valueN} e.g. numbers := [...]int{1, 2, 3, 4, 5}

在错误信息中打印函数的输入有时很有用。我们使用 %v（默认输出格式）占位符来打印输入，它非常适用于展示数组。

了解更多关于格式化字符串的信息

运行测试

使用 go test 运行测试将会报编译时错误：./sum_test.go:10:15: undefined: Sum。

先使用最少的代码来让失败的测试先跑起来：

Sum.go

package main

func Sum(numbers [5]int) (sum int) {
    return 0
}

这时测试还会失败，不过会返回明确的错误信息：

sum_test.go:13: got 0 want 15 given, [1 2 3 4 5]

把代码补充完整，使得它能够通过测试：

package main

func Sum(numbers [5]int) int {
    sum := 0
    for i := 0; i < 5; i++ {
        sum += numbers[i]
    }
    return sum
}

可以使用 array[index] 语法来获取数组中指定索引对应的值。在本例中我们使用 for 循环分 5 次取出数组中的元素并与 sum 变量求和。

一个源码版本控制的小贴士

此时如果你正在使用源码的版本控制工具（你应该使用它！），我会在此刻先提交一次代码。因为我们已经拥有了一个有测试支持的程序。

但我不会将它推送到远程的 master 分支，因为我马上就会重构它。在此时提交一次代码是一种很好的习惯。因为你可以在之后重构导致的代码乱掉时回退到当前版本。

你总是能够回到这个可用的版本。

重构

我们可以使用 range 语法来让函数变得更加整洁。

package main

func Sum(numbers [5]int) int {
    sum := 0
    for _, number := range numbers {
        sum += number
    }
    return sum
}

range 会迭代数组，每次迭代都会返回数组元素的索引和值。我们选择使用 _ 空白标志符来忽略索引。

回到版本控制

现在我们已经重构了之前版本的代码，我们只需要使用之前版本的测试来检查它是否能够通过测试。

数组和它的类型

数组有一个有趣的属性，它的大小也属于类型的一部分，如果你尝试将 [4]int 作为 [5]int 类型的参数传入函数，是不能通过编译的。它们是不同的类型，就像尝试将 string 当做 int 类型的参数传入函数一样。

因为这个原因，所以数组比较笨重，大多数情况下我们都不会使用它。

Go 的切片（slice）类型不会将集合的长度保存在类型中，因此它的尺寸可以是不固定的。

下面我们会完成一个动态长度的 Sum 函数。

先写测试

我们会使用切片类型，它可以接收不同大小的切片集合。语法上和数组非常相似，只是在声明的时候不指定长度：

mySlice := []int{1,2,3} 而不是 mySlice := [3]int{1,2,3}

func TestSum(t *testing.T) {

    t.Run("collection of 5 numbers", func(t *testing.T) {
        numbers := [5]int{1, 2, 3, 4, 5}

        got := Sum(numbers)
        want := 15

        if got != want {
            t.Errorf("got %d want %d given, %v", got, want, numbers)
        }
    })

    t.Run("collection of any size", func(t *testing.T) {
        numbers := []int{1, 2, 3}

        got := Sum(numbers)
        want := 6

        if got != want {
            t.Errorf("got %d want %d given, %v", got, want, numbers)
        }
    })

}

运行测试

编译出错：

./sum_test.go:22:13: cannot use numbers (type []int) as type [5]int in argument to Sum。

先使用最少的代码来让失败的测试先跑起来

这时我们可以选择一种解决方案：

修改现有的 API，将 Sum 函数的参数从数组改为切片。如果这么做我们就有可能会影响使用这个 API 的人，因为我们的其他测试不能编译通过。
创建一个新函数。

根据目前的情况，并没有人使用我们的函数，所以选择修改原来的函数。

func Sum(numbers []int) int {
    sum := 0
    for _, number := range numbers {
        sum += number
    }
    return sum
}

如果你运行测试，它们还是不能编译通过，你必须把之前测试代码中的数组换成切片。

把 `Sum` 补充完整，使得它能够通过测试：

事实证明，这里需要我们做的只是修复编译器错误，然后测试就通过了。

重构

我们已经重构了 Sum 函数把参数从数组改为切片。注意不要在重构以后忘记维护你的测试代码。

func TestSum(t *testing.T) {

    t.Run("collection of 5 numbers", func(t *testing.T) {
        numbers := []int{1, 2, 3, 4, 5}

        got := Sum(numbers)
        want := 15

        if got != want {
            t.Errorf("got %d want %d given, %v", got, want, numbers)
        }
    })

    t.Run("collection of any size", func(t *testing.T) {
        numbers := []int{1, 2, 3}

        got := Sum(numbers)
        want := 6

        if got != want {
            t.Errorf("got %d want %d given, %v", got, want, numbers)
        }
    })

}

质疑测试的价值是非常重要的。测试并不是越多越好，而是尽可能的使你的代码更加健壮。太多的测试会增加维护成本，因为 维护每个测试都是需要成本的。

在本例中，针对该函数写两个测试其实是多余的，因为切片尺寸并不影响函数的运行。

Go 有内置的计算测试覆盖率的工具，它能帮助你发现没有被测试过的区域。我们不需要追求 100% 的测试覆盖率，它只是一个供你获取测试覆盖率的方式。只要你严格遵循 TDD 规范，那你的测试覆盖率就会很接近 100%。

运行：

go test -cover

你会看到：

PASS
coverage: 100.0% of statements

现在删除一个测试，然后再次运行。

你现在可以提交一次代码，然后再进行接下来的事情。

这回我们需要一个 SumAll 函数，它接受多个切片，并返回由每个切片元素的总和组成的新切片。

例如：

SumAll([]int{1,2}, []int{0,9}) 返回 []int{3, 9}

或者

SumAll([]int{1,1,1}) 返回 []int{3}

先写测试

func TestSumAll(t *testing.T) {

    got := SumAll([]int{1, 2}, []int{0, 9})
    want := []int{3, 9}

    if got != want {
        t.Errorf("got %v want %v", got, want)
    }
}

运行测试

./sum_test.go:23:9: undefined: SumAll

先使用最少的代码来让失败的测试先跑起来

我们需要定义满足测试要求的 SumAll。

我们可以写一个可变参数的函数：

func SumAll(numbersToSum ...[]int) (sums []int) {
    return
}

这时运行测试会报编译时错误：

./sum_test.go:26:9: invalid operation: got != want (slice can only be compared to nil)

在 Go 中不能对切片使用等号运算符。你可以写一个函数迭代每个元素来检查它们的值。但是一种比较简单的办法是使用 reflect.DeepEqual，它在判断两个变量是否相等时十分有用。

func TestSumAll(t *testing.T) {

    got := SumAll([]int{1, 2}, []int{0, 9})
    want := []int{3, 9}

    if !reflect.DeepEqual(got, want) {
        t.Errorf("got %v want %v", got, want)
    }
}

确保你已经在文件头部 import reflect，这样你才能使用 DeepEqual 方法。

需要注意的是 reflect.DeepEqual 不是「类型安全」的，所以有时候会发生比较怪异的行为。为了看到这种行为，暂时将测试修改为：

func TestSumAll(t *testing.T) {

    got := SumAll([]int{1, 2}, []int{0, 9})
    want := "bob"

    if !reflect.DeepEqual(got, want) {
        t.Errorf("got %v want %v", got, want)
    }
}

这里我们尝试比较 slice 和 string。这显然是不合理的，但是却通过了编译！所以使用 reflect.DeepEqual 比较简洁但是在使用时需多加小心。

回到我们的测试中。运行测试会得到以下信息：

sum_test.go:30: got [] want [3 9]

将代码补充完整使函数能够测试通过

我们需要做的就是迭代可变参数，使用 Sum 计算每个参数的总和并把结果放入函数返回的切片中。

func SumAll(numbersToSum ...[]int) (sums []int) {
    lengthOfNumbers := len(numbersToSum)
    sums = make([]int, lengthOfNumbers)

    for i, numbers := range numbersToSum {
        sums[i] = Sum(numbers)
    }

    return
}

我们学到了很多新东西。

这里有一种创建切片的新方式。make 可以在创建切片的时候指定我们需要的长度和容量。

我们可以使用切片的索引访问切片内的元素，使用 = 对切片元素进行赋值。

现在应该可以测试通过。

重构

顺便说一下，切片有容量的概念。如果你有一个容量为 2 的切片，但使用 mySlice[10]=1 进行赋值，会报运行时错误。

不过你可以使用 append 函数，它能为切片追加一个新值。

func SumAll(numbersToSum ...[]int) []int {
    var sums []int
    for _, numbers := range numbersToSum {
        sums = append(sums, Sum(numbers))
    }

    return sums
}

在这个实现中，我们不用担心切片元素会超过容量。我们开始使用空切片（在函数签名中定义），在每次计算完切片的总和后将结果添加到切片中。

接下来的工作是把 SumAll 变成 SumAllTails。它会把每个切片的尾部元素相加（尾部的意思就是除去第一个元素以外的其他元素）。

先写测试

func TestSumAllTails(t *testing.T) {
    got := SumAllTails([]int{1, 2}, []int{0, 9})
    want := []int{2, 9}

    if !reflect.DeepEqual(got, want) {
        t.Errorf("got %v want %v", got, want)
    }
}

运行测试

./sum_test.go:26:9: undefined: SumAllTails

先使用最少的代码来让失败的测试先跑起来

把函数名称改为 SumAllTails 并重新运行测试

sum_test.go:30: got [3 9] want [2 9]

将代码补充完整使函数能够测试通过

func  SumAllTails(numbersToSum ...[]int)  []int  {
    var sums []int
    for  _, numbers :=  range numbersToSum {
        tail := numbers[1:]
        sums =  append(sums,  Sum(tail))
    }

    return sums
}

我们可以使用语法 slice[low:high] 获取部分切片。如果在冒号的一侧没有数字就会一直取到最边缘的元素。在我们的函数中，我们使用 numbers[1:] 取到从索引 1 到最后一个元素。你可能需要花费一些时间才能熟悉切片的操作。

重构

这次没有太多需要重构的地方。

如果传入一个空切片会怎样？空切片的「尾部」是什么呢，如果我们在空数组上使用 myEmptySlice[1:] 会发生什么？

先写测试

func  TestSumAllTails(t *testing.T)  {
    t.Run("make the sums of some slices",  func(t *testing.T)  {
        got :=  SumAllTails([]int{1,2},  []int{0,9})
        want :=  []int{2,  9}

        if  !reflect.DeepEqual(got, want)  {
            t.Errorf("got %v want %v", got, want)
        }
    })

    t.Run("safely sum empty slices",  func(t *testing.T)  {
        got :=  SumAllTails([]int{},  []int{3,  4,  5})
        want :=[]int{0,  9}

        if  !reflect.DeepEqual(got, want)  {
            t.Errorf("got %v want %v", got, want)
        }
    })
}

运行测试

panic: runtime error: slice bounds out of range [recovered]
    panic: runtime error: slice bounds out of range

值得注意的是，该函数 编译通过 了，但是在运行时出现错误。

编译时错误是我们的朋友，因为它帮助我们让程序可以工作。运行时错误是我们的敌人，因为它影响我们的用户。

将代码补充完整使函数能够测试通过

func  SumAllTails(numbersToSum ...[]int)  []int  {
    var sums []int
    for  _, numbers :=  range numbersToSum {
        if  len(numbers)  ==  0  {
            sums =  append(sums,  0)
        }  else  {
            tail := numbers[1:]
            sums =  append(sums,  Sum(tail))
        }
    }

    return sums
}

重构

我们的测试代码有一部分是重复的，我们可以把它放到另一个函数中复用。

func TestSumAllTails(t *testing.T) {

    checkSums := func(t *testing.T, got, want []int) {
        t.Helper()
        if !reflect.DeepEqual(got, want) {
            t.Errorf("got %v want %v", got, want)
        }
    }

    t.Run("make the sums of tails of", func(t *testing.T) {
        got := SumAllTails([]int{1, 2}, []int{0, 9})
        want := []int{2, 9}
        checkSums(t, got, want)
    })

    t.Run("safely sum empty slices", func(t *testing.T) {
        got := SumAllTails([]int{}, []int{3, 4, 5})
        want := []int{0, 9}
        checkSums(t, got, want)
    })

}

这样使用起来更加方便，而且还能增加代码的类型安全性。如果一个粗心的开发者使用 checkSums(t, got, "dave") 是不能通过编译的。

$ go test
./sum_test.go:52:21: cannot use "dave" (type string) as type []int in argument to checkSums

总结

我们学习了：

数组
切片
- 多种方式的切片初始化
- 切片的容量是固定的，但是你可以使用 append 从原来的切片中创建一个新切片
- 如何获取部分切片
使用 len 获取数组和切片的长度
使用测试代码覆盖率的工具
reflect.DeepEqual 的妙用和对代码类型安全性的影响

数组和切片的元素可以是任何类型，包括数组和切片自己。如果需要你可以定义 [][]string 。

Go 官网博客中关于切片的文章可以让你更加深入的了解切片。尝试写更多的测试来从中学到东西。

另一种练习 Go 的方式是在 Go 的在线编译器中写代码。几乎所有东西都可以写在上面，而且如果你想问问题，它可以让你的代码很容易分享给其他人。为了你方便试验，我已经在 go playground 中...

这个例子是关于将一个数组切成片以及如何改变切片从而影响原始的数组内容；当然该切片的"copy"是不可能改变原始数组。另一个例子告诉你为什么对一个非常大的切片再次切片后，拷贝一份切片会是个不错的选择。

原文地址 Learn Go with Tests

本文章首发在 LearnKu.com 网站上。

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摸鱻

版主 1.2k 声望

一位兴趣使然的coder。。。

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