Объектно-ориентированное программирование в Golang

После изучения данного урока вы сможете:

Создавать методы для структурированных данных;
Применять на практике принципы объектно-ориентированного дизайна.

Go не похож на классические языки программирования. В нем нет классов и объектов, он также не использует наследование. Однако Go по-прежнему предоставляет инструменты для внедрения идей объектно-ориентированного программирования. В данном уроке будет рассмотрена комбинация структур и методов.

Премиум 👑 канал по Golang

Рекомендуем вам супер TELEGRAM канал по Golang где собраны все материалы для качественного изучения языка. Удивите всех своими знаниями на собеседовании! 😎

Подписаться на канал

Уроки, статьи и Видео

Мы публикуем в паблике ВК и Telegram качественные обучающие материалы для быстрого изучения Go. Подпишитесь на нас в ВК и в Telegram. Поддержите сообщество Go программистов.

Go в ВК ЧАТ в Telegram

Синергия — модное слово, широко распространенное в предпринимательских кругах. Оно означает «больше, чем сумма всех частей». В языке Go есть типы, методы и структуры. Вместе они более функциональны, нежели классы других языков. Плюс ко всему отпадает необходимость ввода в язык новой концепции.

Какие другие аспекты Go обладают свойством объединения для создания чего-то большего?

Прикрепление методов к структурам в Golang

В уроке о методах мы прикрепляли методы celsius и fahrenheit к типу kelvin для конвертации температур. Методы можно прикрепить к любому объявленному типу. Это работает одинаково, будь-то базовым типом float64 или struct.

Для начала нам нужно объявить тип. В следующем пример объявляется структура coordinate:

// координаты в градусах, минутах, секундах для сферы N/S/E/W 
type coordinate struct {
    d, m, s float64
    h       rune
}

// координаты в градусах, минутах, секундах для сферы N/S/E/W

type coordinate struct {

d, m, s float64

h rune

}

Координаты Кратера Брэдбери 4°35’22.2” S, 137°26’30.1” E в формате DMS, или ГМС (градусы, минуты, секунды). В одной минуте 60 секунд («), в одном градусе 60 минут (‘), но в данном случае минуты и секунды указывают на место, а не на время.

Метод decimal в следующем примере конвертирует координаты DMS в градусы с десятичными значениями:

// decimal конвертирует координаты d/m/s в десятичные градусы.
func (c coordinate) decimal() float64 {
    sign := 1.0
    switch c.h {
    case 'S', 'W', 's', 'w':
        sign = -1
    }
    return sign * (c.d + c.m/60 + c.s/3600)
}

// decimal конвертирует координаты d/m/s в десятичные градусы.

func (c coordinate) decimal() float64 {

sign := 1.0

switch c.h {

case 'S', 'W', 's', 'w':

sign = -1

}

return sign * (c.d + c.m/60 + c.s/3600)

}

Теперь можно предоставить координаты в удобном формате DMS и конвертировать их в десятичные градусы для совершения вычислений:

// Кратер Брэдбери: 4°35'22.2" S, 137°26'30.1" E
lat := coordinate{4, 35, 22.2, 'S'}
long := coordinate{137, 26, 30.12, 'E'}

fmt.Println(lat.decimal(), long.decimal()) // Выводит: -4.5895 137.4417

// Кратер Брэдбери: 4°35'22.2" S, 137°26'30.1" E

lat := coordinate{4, 35, 22.2, 'S'}

long := coordinate{137, 26, 30.12, 'E'}

fmt.Println(lat.decimal(), long.decimal()) // Выводит: -4.5895 137.4417

Вопрос для проверки:

Что является приемником для десятичного метода в Листинге 2?

Ответ

Функции конструктора в Golang

Для создания локации в десятичных градусах из градусов, минут и секунд можно использовать метод decimal из Листинга 2 с композитным литералом:

type location struct {
    lat, long float64
}

curiosity := location{lat.decimal(), long.decimal()}

type location struct {

lat, long float64

}

curiosity := location{lat.decimal(), long.decimal()}

В случае необходимости композитного литерала, что более, чем просто список значений, подумайте о создании функции конструктора. В следующем примере объявляется функция конструктора под названием newLocation.

// newLocation из координат d/m/s широты и долготы.
func newLocation(lat, long coordinate) location {
    return location{lat.decimal(), long.decimal()}
}

// newLocation из координат d/m/s широты и долготы.

func newLocation(lat, long coordinate) location {

return location{lat.decimal(), long.decimal()}

}

В классических языках есть конструкторы в виде специальных инструментов для создания объектов. В Python есть __init__(), в Ruby — initialize, а в PHP — __construct(). В Go нет языковых инструментов для конструкторов. Здесь newLocation является обычной функцией с названием, что соответствует правилам именования конструктора.

Функции в форме newType или NewType используются для создания значения указанного типа. Выбор названия newLocation или NewLocation зависит от того, экспортируется ли функция из других пакетов, как было описано в уроке о функциях. newLocation применяется как и любая другая функция.

curiosity := newLocation(coordinate{4, 35, 22.2, 'S'}, coordinate{137, 26, 30.12, 'E'})
fmt.Println(curiosity) // Выводит: {-4.5895 137.4417}

1 2	curiosity := newLocation(coordinate{4, 35, 22.2, 'S'}, coordinate{137, 26, 30.12, 'E'}) fmt.Println(curiosity) // Выводит: {-4.5895 137.4417}

Если вы хотите создать локации из различных входных данных, просто объявите несколько функций с подходящими названиями — возможно, newLocationDMS и newLocationDD для градусов, минут, секунд и десятичных градусов соответственно.

На заметку: Иногда функции конструктора называют New, как в случае с функцией New из пакета errors. Это все оттого, что в вызовах функции ставится префикс пакета, к которому она относится. Название NewError читалось бы как errors.NewError, а не как более краткий и предпочтительный вариант errors.New.

Вопрос для проверки:

Как можно назвать функцию для создания переменной типа Universe?

Ответ

В соответствии с правилами именования, функцию стоило бы назвать NewUniverse, или newUniverse, если она не экспортируется.

Классы в Golang

В Go нет понятия class, как в других популярных языках программирования вроде Python, Ruby или Java. Однако структуры в сочетании с несколькими методами можно использовать для тех же целей. Они не так уж сильно отличаются.

Для создания точки координат для возвращения домой, мы с нуля напишем новый тип world. У него будет поле для радиуса планеты, что будет использовано для вычисления расстояния между двумя локациями, как показано в следующем примере.

type world struct {
    radius float64
}

type world struct {

radius float64

}

Средний объемный радиус Марса составляет 3389,5 км. Вместо объявления 3389,5 как константы, используйте тип world, чтобы объявить Марс одним из многих возможных миров:

var mars = world{radius: 3389.5}

1	var mars = world{radius: 3389.5}

Затем метод distance прикрепляется к типу world, давая доступ к полю radius. Он принимает два параметра, оба типа location, и возвращает расстояние в километрах:

func (w world) distance(p1, p2 location) float64 {
// TODO: Добавить математические выражения, используя w.radius
}

func (w world) distance(p1, p2 location) float64 {

// TODO: Добавить математические выражения, используя w.radius

}

Мы будем использовать математические вычисления, для этого нужно импортировать пакет math, что делается следующим образом:

import "math"

1	import "math"

Тип location использует градусы для широты и долготы, однако математические функции стандартной библиотеки использует радианы. Учитывая, что у круга 360° или 2π, следующая функция потребуется для конвертации:

// rad конвертирует градусы в радианы.
func rad(deg float64) float64 {
    return deg * math.Pi / 180
}

// rad конвертирует градусы в радианы.

func rad(deg float64) float64 {

return deg * math.Pi / 180

}

Теперь займемся вычислением расстояния. Используем несколько тригонометрических функций, включая функции для синуса, косинуса и арккосинуса. Если вы увлекаетесь математикой, можете самостоятельно найти формулы, а также вспомнить Сферическую теорему косинусов, чтобы лучше понимать, как работает программа. Марс не является идеальной сферой, но все-таки используем следующую формулу, что позволит добиться приблизительного значения:

// вычисление расстояния через Сферическую теорему косинусов.
func (w world) distance(p1, p2 location) float64 {
    s1, c1 := math.Sincos(rad(p1.lat))
    s2, c2 := math.Sincos(rad(p2.lat))
    clong := math.Cos(rad(p1.long - p2.long))
    return w.radius * math.Acos(s1*s2+c1*c2*clong) // Использует поле радиуса world
}

// вычисление расстояния через Сферическую теорему косинусов.

func (w world) distance(p1, p2 location) float64 {

s1, c1 := math.Sincos(rad(p1.lat))

s2, c2 := math.Sincos(rad(p2.lat))

clong := math.Cos(rad(p1.long - p2.long))

return w.radius * math.Acos(s1*s2+c1*c2*clong) // Использует поле радиуса world

}

Если вы чувствуете, что запутались, не волнуйтесь. В программе математика нужна для вычисления расстояния, и пока distance возвращает верные результаты, вовсе не обязательно полностью понимать принцип работы всех математических формул. Хотя, это не помешает.

К слову о результатах. Чтобы посмотреть на distance в действии, объявите несколько локаций и используйте переменную mars, объявленную ранее:

spirit := location{-14.5684, 175.472636}
opportunity := location{-1.9462, 354.4734}

dist := mars.distance(spirit, opportunity) // Использует метод distance для mars
fmt.Printf("%.2f km\n", dist) // Выводит: 9669.71 km

spirit := location{-14.5684, 175.472636}

opportunity := location{-1.9462, 354.4734}

dist := mars.distance(spirit, opportunity) // Использует метод distance для mars

fmt.Printf("%.2f km\n", dist) // Выводит: 9669.71 km

Если ваш результат отличается, вернитесь назад и убедитесь, что код набран правильно. Отсутствие даже одного rad приведет к неверным вычислениям. Если вы все равно не можете разобраться, можете скачать код и вставить его в свою программу.

Метод distance был взят из формул для Земли, но используется радиус Марса. Объявляя distance как метода типа world, вы можете вычислить расстояние для других миров, к примеру, Земли. Радиус для каждой планеты можете найти в Таблице 2. Данные взяты из Планетарного информационного бюллетеня.

Вопрос для проверки:

В чем преимущество объявления метода distance для типа world по сравнению с менее объектно-ориентированным подходом?

Ответ

Он предоставляет простой способ вычисления расстояния для различных миров, и нет нужды передавать значение среднего радиуса методу distance, так как у него уже есть доступ к w.radius.

Заключение

Сочетание методов и структур предоставляет возможности классических языков программирования без необходимости ввода новых языковых аспектов;
Функции конструктора являются обыкновенными функциями.

Итоговое задание для проверки #1:

Используя Листинги 1, 2 и 3, напишите программу, что объявляет location для каждой локации из Таблицы 1. Код должен выводить каждую локацию в десятичных градусах.

oop golang

Итоговое задание для проверки #2:

Используйте метод distance из Листинга 4 и напишите программу, что определяет расстояние между каждой парой мест посадки из Таблицы 1.

Какие места посадки находятся ближе всего друг к другу?
Какие места дальше всего друг от друга?

Для определения расстояния между следующими местами вам понадобиться объявить другие миры, основываясь на данных из Таблицы 2:

Найдите расстояние от Лондона, Англия (London, England, 51°30’N 0°08’W) до Парижа, Франция (Paris, France, 48°51’N 2°21’E);
Найдите расстояние от вашего города до столицы вашей страны;
Найдите расстояние между точками Mount Sharp (5°4’ 48”S, 137°51’E) и Olympus Mons (18°39’N, 226°12’E) на Марсе.

oop go

Решение #1

package main

import "fmt"

// location с широтой и долготой.
type location struct {
    lat, long float64
}

// coordinate в градусах, минутах и секунда для сферы N/S/E/W.
type coordinate struct {
    d, m, s float64
    h       rune
}

// newLocation из координат широты и долготы d/m/s
func newLocation(lat, long coordinate) location {
    return location{lat.decimal(), long.decimal()}
}

// decimal конвертирует координаты d/m/s в десятичные значения.
func (c coordinate) decimal() float64 {
    sign := 1.0
    switch c.h {
    case 'S', 'W', 's', 'w':
        sign = -1
    }
    return sign * (c.d + c.m/60 + c.s/3600)
}

func main() {
    spirit := newLocation(coordinate{14, 34, 6.2, 'S'}, coordinate{175, 28,
21.5, 'E'})
    opportunity := newLocation(coordinate{1, 56, 46.3, 'S'}, coordinate{354,
28, 24.2, 'E'})
    curiosity := newLocation(coordinate{4, 35, 22.2, 'S'}, coordinate{137,
26, 30.12, 'E'})
    insight := newLocation(coordinate{4, 30, 0.0, 'N'}, coordinate{135, 54,
0, 'E'})
    fmt.Println("Spirit", spirit)
    fmt.Println("Opportunity", opportunity)
    fmt.Println("Curiosity", curiosity)
    fmt.Println("InSight", insight)
}

package main

import "fmt"

// location с широтой и долготой.

type location struct {

lat, long float64

}

// coordinate в градусах, минутах и секунда для сферы N/S/E/W.

type coordinate struct {

d, m, s float64

h rune

}

// newLocation из координат широты и долготы d/m/s

func newLocation(lat, long coordinate) location {

return location{lat.decimal(), long.decimal()}

}

// decimal конвертирует координаты d/m/s в десятичные значения.

func (c coordinate) decimal() float64 {

sign := 1.0

switch c.h {

case 'S', 'W', 's', 'w':

sign = -1

}

return sign * (c.d + c.m/60 + c.s/3600)

}

func main() {

spirit := newLocation(coordinate{14, 34, 6.2, 'S'}, coordinate{175, 28,

21.5, 'E'})

opportunity := newLocation(coordinate{1, 56, 46.3, 'S'}, coordinate{354,

28, 24.2, 'E'})

curiosity := newLocation(coordinate{4, 35, 22.2, 'S'}, coordinate{137,

26, 30.12, 'E'})

insight := newLocation(coordinate{4, 30, 0.0, 'N'}, coordinate{135, 54,

0, 'E'})

fmt.Println("Spirit", spirit)

fmt.Println("Opportunity", opportunity)

fmt.Println("Curiosity", curiosity)

fmt.Println("InSight", insight)

}

Решение #2

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

// location с широтой и долготой.
type location struct {
    lat, long float64
}

// coordinate в градусах, минутах и секунда для сферы N/S/E/W.
type coordinate struct {
    d, m, s float64
    h       rune
}

// newLocation из координат широты и долготы d/m/s.
func newLocation(lat, long coordinate) location {
    return location{lat.decimal(), long.decimal()}
}

// decimal конвертирует координаты d/m/s в десятичные значения.
func (c coordinate) decimal() float64 {
    sign := 1.0
    switch c.h {
    case 'S', 'W', 's', 'w':
        sign = -1
    }
    return sign * (c.d + c.m/60 + c.s/3600)
}

// world со средним радиусом в километрах
type world struct {
    radius float64
}

// вычисление distance через использование Сферической теоремы косинусов.
func (w world) distance(p1, p2 location) float64 {
    s1, c1 := math.Sincos(rad(p1.lat))
    s2, c2 := math.Sincos(rad(p2.lat))
    clong := math.Cos(rad(p1.long - p2.long))
    return w.radius * math.Acos(s1*s2+c1*c2*clong)
}

// rad конвертирует градусы в радианы.
func rad(deg float64) float64 {
    return deg * math.Pi / 180
}

var (
    mars  = world{radius: 3389.5}
    earth = world{radius: 6371}
)

func main() {
    spirit := newLocation(coordinate{14, 34, 6.2, 'S'}, coordinate{175, 28, 21.5, 'E'})
    opportunity := newLocation(coordinate{1, 56, 46.3, 'S'}, coordinate{354, 28, 24.2, 'E'})
    curiosity := newLocation(coordinate{4, 35, 22.2, 'S'}, coordinate{137, 26, 30.12, 'E'})
    insight := newLocation(coordinate{4, 30, 0.0, 'N'}, coordinate{135, 54, 0.0, 'E'})
    fmt.Printf("Spirit to Opportunity %.2f km\n", mars.distance(spirit, opportunity))
    fmt.Printf("Spirit to Curiosity %.2f km\n", mars.distance(spirit, curiosity))
    fmt.Printf("Spirit to InSight %.2f km\n", mars.distance(spirit, insight))

    fmt.Printf("Opportunity to Curiosity %.2f km\n", mars.distance(opportunity, curiosity))
    fmt.Printf("Opportunity to InSight %.2f km\n", mars.distance(opportunity, insight))

    fmt.Printf("Curiosity to InSight %.2f km\n", mars.distance(curiosity, insight))

    london := newLocation(coordinate{51, 30, 0, 'N'}, coordinate{0, 8, 0, 'W'})
    paris := newLocation(coordinate{48, 51, 0, 'N'}, coordinate{2, 21, 0, 'E'})
    fmt.Printf("London to Paris %.2f km\n", earth.distance(london, paris))

    edmonton := newLocation(coordinate{53, 32, 0, 'N'}, coordinate{113, 30, 0, 'W'})
    ottawa := newLocation(coordinate{45, 25, 0, 'N'}, coordinate{75, 41, 0, 'W'})
    fmt.Printf("Hometown to Capital %.2f km\n", earth.distance(edmonton, ottawa))

    mountSharp := newLocation(coordinate{5, 4, 48, 'S'}, coordinate{137, 51, 0, 'E'})
    olympusMons := newLocation(coordinate{18, 39, 0, 'N'}, coordinate{226, 12, 0, 'E'})
    fmt.Printf("Mount Sharp to Olympus Mons %.2f km\n", mars.distance(mountSharp, olympusMons))
}

package main

import (

"fmt"

"math"

)

// location с широтой и долготой.

type location struct {

lat, long float64

}

// coordinate в градусах, минутах и секунда для сферы N/S/E/W.

type coordinate struct {

d, m, s float64

h rune

}

// newLocation из координат широты и долготы d/m/s.

func newLocation(lat, long coordinate) location {

return location{lat.decimal(), long.decimal()}

}

// decimal конвертирует координаты d/m/s в десятичные значения.

func (c coordinate) decimal() float64 {

sign := 1.0

switch c.h {

case 'S', 'W', 's', 'w':

sign = -1

}

return sign * (c.d + c.m/60 + c.s/3600)

}

// world со средним радиусом в километрах

type world struct {

radius float64

}

// вычисление distance через использование Сферической теоремы косинусов.

func (w world) distance(p1, p2 location) float64 {

s1, c1 := math.Sincos(rad(p1.lat))

s2, c2 := math.Sincos(rad(p2.lat))

clong := math.Cos(rad(p1.long - p2.long))

return w.radius * math.Acos(s1*s2+c1*c2*clong)

}

// rad конвертирует градусы в радианы.

func rad(deg float64) float64 {

return deg * math.Pi / 180

}

var (

mars = world{radius: 3389.5}

earth = world{radius: 6371}

)

func main() {

spirit := newLocation(coordinate{14, 34, 6.2, 'S'}, coordinate{175, 28, 21.5, 'E'})

opportunity := newLocation(coordinate{1, 56, 46.3, 'S'}, coordinate{354, 28, 24.2, 'E'})

curiosity := newLocation(coordinate{4, 35, 22.2, 'S'}, coordinate{137, 26, 30.12, 'E'})

insight := newLocation(coordinate{4, 30, 0.0, 'N'}, coordinate{135, 54, 0.0, 'E'})

fmt.Printf("Spirit to Opportunity %.2f km\n", mars.distance(spirit, opportunity))

fmt.Printf("Spirit to Curiosity %.2f km\n", mars.distance(spirit, curiosity))

fmt.Printf("Spirit to InSight %.2f km\n", mars.distance(spirit, insight))

fmt.Printf("Opportunity to Curiosity %.2f km\n", mars.distance(opportunity, curiosity))

fmt.Printf("Opportunity to InSight %.2f km\n", mars.distance(opportunity, insight))

fmt.Printf("Curiosity to InSight %.2f km\n", mars.distance(curiosity, insight))

london := newLocation(coordinate{51, 30, 0, 'N'}, coordinate{0, 8, 0, 'W'})

paris := newLocation(coordinate{48, 51, 0, 'N'}, coordinate{2, 21, 0, 'E'})

fmt.Printf("London to Paris %.2f km\n", earth.distance(london, paris))

edmonton := newLocation(coordinate{53, 32, 0, 'N'}, coordinate{113, 30, 0, 'W'})

ottawa := newLocation(coordinate{45, 25, 0, 'N'}, coordinate{75, 41, 0, 'W'})

fmt.Printf("Hometown to Capital %.2f km\n", earth.distance(edmonton, ottawa))

mountSharp := newLocation(coordinate{5, 4, 48, 'S'}, coordinate{137, 51, 0, 'E'})

olympusMons := newLocation(coordinate{18, 39, 0, 'N'}, coordinate{226, 12, 0, 'E'})

fmt.Printf("Mount Sharp to Olympus Mons %.2f km\n", mars.distance(mountSharp, olympusMons))

}

Vasile Buldumac

Администрирую данный сайт с целью распространения как можно большего объема обучающего материала для языка программирования Go. В IT с 2008 года, с тех пор изучаю и применяю интересующие меня технологии. Проявляю огромный интерес к машинному обучению и анализу данных.

E-mail: vasile.buldumac@ati.utm.md

Образование

Технический Университет Молдовы (utm.md), Факультет Вычислительной Техники, Информатики и Микроэлектроники

2014 — 2018 Universitatea Tehnică a Moldovei, ИТ-Инженер. Тема дипломной работы «Автоматизация покупки и продажи криптовалюты используя технический анализ»
2018 — 2020 Universitatea Tehnică a Moldovei, Магистр, Магистерская диссертация «Идентификация человека в киберпространстве по фотографии лица»