Go 語言 命令行參數(shù)

原文鏈接：https://gopl-zh.github.io/ch1/ch1-02.html

1.2. 命令行參數(shù)

大多數(shù)的程序都是處理輸入，產(chǎn)生輸出；這也正是“計(jì)算”的定義。但是，程序如何獲取要處理的輸入數(shù)據(jù)呢？一些程序生成自己的數(shù)據(jù)，但通常情況下，輸入來自于程序外部：文件、網(wǎng)絡(luò)連接、其它程序的輸出、敲鍵盤的用戶、命令行參數(shù)或其它類似輸入源。下面幾個(gè)例子會(huì)討論其中幾個(gè)輸入源，首先是命令行參數(shù)。

?os ?包以跨平臺(tái)的方式，提供了一些與操作系統(tǒng)交互的函數(shù)和變量。程序的命令行參數(shù)可從 ?os ?包的 ?Args ?變量獲?。?os ?包外部使用 ?os.Args? 訪問該變量。

os.Args 變量是一個(gè)字符串（string）的 切片（slice）（譯注：slice 和 Python 語言中的切片類似，是一個(gè)簡(jiǎn)版的動(dòng)態(tài)數(shù)組），切片是 Go 語言的基礎(chǔ)概念，稍后詳細(xì)介紹?，F(xiàn)在先把切片 s 當(dāng)作數(shù)組元素序列，序列的長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)變化，用 s[i] 訪問單個(gè)元素，用 s[m:n] 獲取子序列（譯注：和 Python 里的語法差不多）。序列的元素?cái)?shù)目為 len(s)。和大多數(shù)編程語言類似，區(qū)間索引時(shí)，Go 語言里也采用左閉右開形式，即，區(qū)間包括第一個(gè)索引元素，不包括最后一個(gè)，因?yàn)檫@樣可以簡(jiǎn)化邏輯。（譯注：比如 a=[1,2,3,4,5], a[0:3]=[1,2,3]，不包含最后一個(gè)元素）。比如 s[m:n] 這個(gè)切片，0≤m≤n≤len(s)，包含 n-m 個(gè)元素。

os.Args 的第一個(gè)元素：os.Args[0]，是命令本身的名字；其它的元素則是程序啟動(dòng)時(shí)傳給它的參數(shù)。s[m:n] 形式的切片表達(dá)式，產(chǎn)生從第 m 個(gè)元素到第 n-1 個(gè)元素的切片，下個(gè)例子用到的元素包含在 os.Args[1:len(os.Args)] 切片中。如果省略切片表達(dá)式的 m 或 n，會(huì)默認(rèn)傳入 0 或 len(s)，因此前面的切片可以簡(jiǎn)寫成 os.Args[1:]。

下面是 Unix 里 echo 命令的一份實(shí)現(xiàn)，echo 把它的命令行參數(shù)打印成一行。程序?qū)肓藘蓚€(gè)包，用括號(hào)把它們括起來寫成列表形式，而沒有分開寫成獨(dú)立的 import 聲明。兩種形式都合法，列表形式習(xí)慣上用得多。包導(dǎo)入順序并不重要；gofmt 工具格式化時(shí)按照字母順序?qū)Π判?。（示例有多個(gè)版本時(shí)，我們會(huì)對(duì)示例編號(hào)，這樣可以明確當(dāng)前正在討論的是哪個(gè)。）

gopl.io/ch1/echo1

// Echo1 prints its command-line arguments.
package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    var s, sep string
    for i := 1; i < len(os.Args); i++ {
        s += sep + os.Args[i]
        sep = " "
    }
    fmt.Println(s)
}

注釋語句以 // 開頭。對(duì)于程序員來說，// 之后到行末之間所有的內(nèi)容都是注釋，被編譯器忽略。按照慣例，我們?cè)诿總€(gè)包的包聲明前添加注釋；對(duì)于 main package，注釋包含一句或幾句話，從整體角度對(duì)程序做個(gè)描述。

var 聲明定義了兩個(gè) string 類型的變量 s 和 sep。變量會(huì)在聲明時(shí)直接初始化。如果變量沒有顯式初始化，則被隱式地賦予其類型的 零值（zero value），數(shù)值類型是 0，字符串類型是空字符串 ""。這個(gè)例子里，聲明把 s 和 sep 隱式地初始化成空字符串。第 2 章再來詳細(xì)地講解變量和聲明。

對(duì)數(shù)值類型，Go 語言提供了常規(guī)的數(shù)值和邏輯運(yùn)算符。而對(duì) string 類型，+ 運(yùn)算符連接字符串（譯注：和 C++ 或者 JavaScript 是一樣的）。所以表達(dá)式：sep + os.Args[i] 表示連接字符串 sep 和 os.Args。程序中使用的語句：s+=sep+os.Args[i] 是一條 賦值語句，將 s 的舊值跟 sep 與 os.Args[i] 連接后賦值回 s，等價(jià)于：s=s+sep+os.Args[i]。

運(yùn)算符 += 是賦值運(yùn)算符（assignment operator），每種數(shù)值運(yùn)算符或邏輯運(yùn)算符，如 + 或 *，都有對(duì)應(yīng)的賦值運(yùn)算符。

echo 程序可以每循環(huán)一次輸出一個(gè)參數(shù)，這個(gè)版本卻是不斷地把新文本追加到末尾來構(gòu)造字符串。字符串 s 開始為空，即值為 ""，每次循環(huán)會(huì)添加一些文本；第一次迭代之后，還會(huì)再插入一個(gè)空格，因此循環(huán)結(jié)束時(shí)每個(gè)參數(shù)中間都有一個(gè)空格。這是一種二次加工（quadratic process），當(dāng)參數(shù)數(shù)量龐大時(shí)，開銷很大，但是對(duì)于 echo，這種情形不大可能出現(xiàn)。本章會(huì)介紹 echo 的若干改進(jìn)版，下一章解決低效問題。

循環(huán)索引變量 i 在 for 循環(huán)的第一部分中定義。符號(hào) := 是 短變量聲明（short variable declaration）的一部分，這是定義一個(gè)或多個(gè)變量并根據(jù)它們的初始值為這些變量賦予適當(dāng)類型的語句。下一章有這方面更多說明。

自增語句 i++ 給 i 加 1；這和 i+=1 以及 i=i+1 都是等價(jià)的。對(duì)應(yīng)的還有 i-- 給 i 減 1。它們是語句，而不像 C 系的其它語言那樣是表達(dá)式。所以 j=i++ 非法，而且 ++ 和 -- 都只能放在變量名后面，因此 --i 也非法。

Go 語言只有 for 循環(huán)這一種循環(huán)語句。for 循環(huán)有多種形式，其中一種如下所示：

for initialization; condition; post {
    // zero or more statements
}

for 循環(huán)三個(gè)部分不需括號(hào)包圍。大括號(hào)強(qiáng)制要求，左大括號(hào)必須和 post 語句在同一行。

initialization 語句是可選的，在循環(huán)開始前執(zhí)行。initalization 如果存在，必須是一條 簡(jiǎn)單語句（simple statement），即，短變量聲明、自增語句、賦值語句或函數(shù)調(diào)用。condition 是一個(gè)布爾表達(dá)式（boolean expression），其值在每次循環(huán)迭代開始時(shí)計(jì)算。如果為 true 則執(zhí)行循環(huán)體語句。post 語句在循環(huán)體執(zhí)行結(jié)束后執(zhí)行，之后再次對(duì) condition 求值。condition 值為 false 時(shí)，循環(huán)結(jié)束。

for 循環(huán)的這三個(gè)部分每個(gè)都可以省略，如果省略 initialization 和 post，分號(hào)也可以省略：

// a traditional "while" loop
for condition {
    // ...
}

如果連 condition 也省略了，像下面這樣：

// a traditional infinite loop
for {
    // ...
}

這就變成一個(gè)無限循環(huán)，盡管如此，還可以用其他方式終止循環(huán)，如一條 ?break ?或 ?return ?語句。

?for ?循環(huán)的另一種形式，在某種數(shù)據(jù)類型的區(qū)間（range）上遍歷，如字符串或切片。?echo ?的第二版本展示了這種形式：

gopl.io/ch1/echo2

// Echo2 prints its command-line arguments.
package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    s, sep := "", ""
    for _, arg := range os.Args[1:] {
        s += sep + arg
        sep = " "
    }
    fmt.Println(s)
}

每次循環(huán)迭代，range 產(chǎn)生一對(duì)值；索引以及在該索引處的元素值。這個(gè)例子不需要索引，但 range 的語法要求，要處理元素，必須處理索引。一種思路是把索引賦值給一個(gè)臨時(shí)變量（如 temp）然后忽略它的值，但 Go 語言不允許使用無用的局部變量（local variables），因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致編譯錯(cuò)誤。

Go 語言中這種情況的解決方法是用 空標(biāo)識(shí)符（blank identifier），即 _（也就是下劃線）?？諛?biāo)識(shí)符可用于在任何語法需要變量名但程序邏輯不需要的時(shí)候（如：在循環(huán)里）丟棄不需要的循環(huán)索引，并保留元素值。大多數(shù)的 Go 程序員都會(huì)像上面這樣使用 range 和 _ 寫 echo 程序，因?yàn)殡[式地而非顯式地索引 os.Args，容易寫對(duì)。

echo 的這個(gè)版本使用一條短變量聲明來聲明并初始化 s 和 seps，也可以將這兩個(gè)變量分開聲明，聲明一個(gè)變量有好幾種方式，下面這些都等價(jià)：

s := ""
var s string
var s = ""
var s string = ""

用哪種不用哪種，為什么呢？第一種形式，是一條短變量聲明，最簡(jiǎn)潔，但只能用在函數(shù)內(nèi)部，而不能用于包變量。第二種形式依賴于字符串的默認(rèn)初始化零值機(jī)制，被初始化為 ""。第三種形式用得很少，除非同時(shí)聲明多個(gè)變量。第四種形式顯式地標(biāo)明變量的類型，當(dāng)變量類型與初值類型相同時(shí)，類型冗余，但如果兩者類型不同，變量類型就必須了。實(shí)踐中一般使用前兩種形式中的某個(gè)，初始值重要的話就顯式地指定變量的類型，否則使用隱式初始化。

如前文所述，每次循環(huán)迭代字符串 s 的內(nèi)容都會(huì)更新。+= 連接原字符串、空格和下個(gè)參數(shù)，產(chǎn)生新字符串，并把它賦值給 s。s 原來的內(nèi)容已經(jīng)不再使用，將在適當(dāng)時(shí)機(jī)對(duì)它進(jìn)行垃圾回收。

如果連接涉及的數(shù)據(jù)量很大，這種方式代價(jià)高昂。一種簡(jiǎn)單且高效的解決方案是使用 strings 包的 Join 函數(shù)：

gopl.io/ch1/echo3

func main() {
    fmt.Println(strings.Join(os.Args[1:], " "))
}

最后，如果不關(guān)心輸出格式，只想看看輸出值，或許只是為了調(diào)試，可以用 Println 為我們格式化輸出。

fmt.Println(os.Args[1:])

這條語句的輸出結(jié)果跟 strings.Join 得到的結(jié)果很像，只是被放到了一對(duì)方括號(hào)里。切片都會(huì)被打印成這種格式。

練習(xí) 1.1： 修改 echo 程序，使其能夠打印 os.Args[0]，即被執(zhí)行命令本身的名字。

練習(xí) 1.2： 修改 echo 程序，使其打印每個(gè)參數(shù)的索引和值，每個(gè)一行。

練習(xí) 1.3： 做實(shí)驗(yàn)測(cè)量潛在低效的版本和使用了 strings.Join 的版本的運(yùn)行時(shí)間差異。（1.6 節(jié)講解了部分 time 包，11.4 節(jié)展示了如何寫標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序，以得到系統(tǒng)性的性能評(píng)測(cè)。）