【Go语言基础面试题】

1.基础语法篇

1.1 =和:=的区别

=是赋值
:=是声明+赋值

1.2. 指针的作用？

指针用来保存变量的地址

解引用运算符*用于访问地址中的值
地址运算符&用于返回变量的地址

1.3. Go允许多个返回值吗？

允许，返回两个string。func swap(x, y string) (string, string)

1.4. Go有异常类型吗？

没有异常类型，只有错误类型Error

1.5. 什么是协程（Goroutine）？

Goroutines 可以被认为是轻量级的线程。与线程相比，创建 Goroutine 的开销很小。

1.6. 如何高效地拼接字符串

利用strings.Builder

1.7. 什么是rune类型

rune是int32类型的别称，是Unicode编码的别称
Go语言中字符串的底层表示是byte(8 bit)序列，而不是rune(32 bit)序列
正常情况下中文会使用utf-8编码，每个中文字符需要3byte

fmt.Println(len("Go语言")) // 8
fmt.Println(len([]rune("Go语言"))) // 4

将字符串转换为[]rune可以进行准确的子串截取

1.8. 如何判断map中是否包含某个key？

if val, ok := dict["foo"]; ok {
    //do something here}

ok为true代表存在包含key的value

1.9. Go支持默认参数或可选参数吗？

Go不支持默认参数和可选参数
如何实现默认参数和可变参数？
- 创建一个结构体类型来封装相关的参数，并在函数中接受指向该结构体的指针。这样可以在结构体定义中为字段提供默认值，调用者可以选择性地初始化部分或全部字段。
- 使用变长参数，虽然变长参数本身并不直接提供默认值，但可以结合函数内部逻辑来实现类似功能。通过检查传入的参数数量，可以决定是否使用预设的默认值。

1.10. defer的执行顺序

多个 defer 语句，遵从后进先出(Last In First Out，LIFO)的原则，最后声明的 defer 语句，最先得到执行。
defer在return语句之后执行，return中存在表达式时会先计算表达式的值之后赋值给返回变量，之后开始执行defer

1.11. 如何交换2个变量的值？

a, b := "A", "B"
a, b = b, a

1.12. Go语言tag的用处？

tag 可以理解为 struct 字段的注解，可以用来定义字段的一个或多个属性。框架/工具可以通过反射获取到某个字段定义的属性，采取相应的处理方式。tag 丰富了代码的语义，增强了灵活性。

1.13. 如何判断2个字符串切片（slice）是否相等

可以通过reflect.DeepEqual(a,b)判断a、b两个切片是否相等，但是通常不推荐这么做，使用反射非常影响性能。
通常采用的方式如下，遍历比较切片中的每一个元素

1.14. 字符串打印时，%v 和 %+v 的区别

%v 和 %+v 都可以用来打印 struct 的值，区别在于 %v 仅打印各个字段的值，%+v 还会打印各个字段的名称。

1.15. Go 语言中如何表示枚举值(enums)

使用const和iota来进行

type StuType int32
const (
	Type1 StuType = iota
	Type2
	Type3
	Type4
)

1.16. 空struct{} 的用途

使用空结构体 struct{} 可以节省内存，一般作为占位符使用，表明这里并不需要一个值。
比如使用 map 表示集合时，只关注 key，value 可以使用 struct{} 作为占位符。如果使用其他类型作为占位符，例如 int，bool，不仅浪费了内存，而且容易引起歧义。
再比如，使用信道(channel)控制并发时，我们只是需要一个信号，但并不需要传递值，这个时候，也可以使用 struct{} 代替。
再比如，声明只包含方法的结构体

2. 实现原理篇

2.1 init() 函数是什么时候执行的？

init() 函数是 Go 程序初始化的一部分。Go 程序初始化先于 main 函数，由 runtime 初始化每个导入的包，初始化顺序不是按照从上到下的导入顺序，而是按照解析的依赖关系，没有依赖的包最先初始化。

每个包首先初始化包作用域的常量和变量（常量优先于变量），然后执行包的 init() 函数。
同一个包，甚至是同一个源文件可以有多个 init() 函数。
init() 函数没有入参和返回值，不能被其他函数调用。
同一个包内多个 init() 函数的执行顺序不作保证。

一句话总结： import –> const –> var –> init() –> main()

2.2 Go 语言的局部变量分配在栈上还是堆上？

Go 语言编译器会自动决定把一个变量放在栈还是放在堆，编译器会做逃逸分析(escape analysis)，当发现变量的作用域没有超出函数范围，就可以在栈上，反之则必须分配在堆上。

2.3 2 个 interface 可以比较吗？

可以。Go 语言中，interface 的内部实现包含了 2 个字段，类型 T 和值 V，interface 可以使用 == 或 != 比较。
2 个 interface 相等有以下 2 种情况

两个 interface 均等于 nil（此时 V 和 T 都处于 unset 状态）
类型 T 相同，且对应的值 V 相等。

2.4 两个 nil 可能不相等吗？

可能。
接口(interface) 是对非接口值(例如指针，struct等)的封装，内部实现包含 2 个字段，类型 T 和值 V。一个接口等于 nil，当且仅当 T 和 V 处于 unset 状态（T=nil，V is unset）。

两个接口值比较时，会先比较 T，再比较 V。
接口值与非接口值比较时，会先将非接口值尝试转换为接口值，再比较。

func main() {
	var p *int = nil
	var i interface{} = p
	fmt.Println(i == p) // true
	fmt.Println(p == nil) // true
	fmt.Println(i == nil) // false
}

上面这个例子中，将一个 nil 非接口值 p 赋值给接口 i，此时，i 的内部字段为(T=*int, V=nil)

i 与 p 作比较时，将 p 转换为接口后再比较，因此 i 等于 p
p 与 nil 比较，直接比较值，所以 p 等于 nil。
但是当 i 与 nil 比较时，会将 nil 转换为接口 (T=nil, V=nil)，与i (T=*int, V=nil) 不相等，因此 i != nil。因此 V 为 nil ，但 T 不为 nil 的接口不等于 nil。

2.5 简述 Go 语言GC(垃圾回收)的工作原理

最常见的垃圾回收算法有标记清除(Mark-Sweep) 和引用计数(Reference Count)，

2.5.1 标记清除算法

Go 语言采用的是标记清除算法。并在此基础上使用了三色标记法和写屏障技术，提高了效率。

标记清除收集器是跟踪式垃圾收集器，其执行过程可以分成标记（Mark）和清除（Sweep）两个阶段：

标记阶段 — 从根对象出发查找并标记堆中所有存活的对象
清除阶段 — 遍历堆中的全部对象，回收未被标记的垃圾对象并将回收的内存加入空闲链表

标记清除算法的一大问题是在标记期间，需要暂停程序（Stop the world，STW），标记结束之后，用户程序才可以继续执行。为了能够异步执行，减少 STW 的时间，Go 语言采用了三色标记法。

三色标记算法将程序中的对象分成白色、黑色和灰色三类。

白色：不确定对象。
灰色：存活对象，子对象待处理。
黑色：存活对象。

标记开始时，所有对象加入白色集合（这一步需 STW ）。首先将根对象标记为灰色，加入灰色集合，垃圾搜集器取出一个灰色对象，将其标记为黑色，并将其指向的对象标记为灰色，加入灰色集合。重复这个过程，直到灰色集合为空为止，标记阶段结束。那么白色对象即可需要清理的对象，而黑色对象均为根可达的对象，不能被清理。

三色标记法因为多了一个白色的状态来存放不确定对象，所以后续的标记阶段可以并发地执行。当然并发执行的代价是可能会造成一些遗漏，因为那些早先被标记为黑色的对象可能目前已经是不可达的了。所以三色标记法是一个 false negative（假阴性）的算法。

三色标记法存在的另外一个问题。即在GC过程中，对象指针发生了改变。比如：

A (黑) -> B (灰) -> C (白) -> D (白)

正常情况下，D对象最终会被标记为黑色，不应被回收。但在标记和用户程序并发执行过程中，用户程序删除了 C 对 D 的引用，而 A 获得了 D 的引用。标记继续进行，D 就没有机会被标记为黑色了（A 已经处理过，这一轮不会再被处理）。

A (黑) -> B (灰) -> C (白) 
  ↓
D (白)

为了解决这个问题，Go 使用了内存屏障技术，它是在用户程序读取对象、创建新对象以及更新对象指针时执行的一段代码，类似于一个钩子。垃圾收集器使用了写屏障（Write Barrier）技术，当对象新增或更新时，会将其着色为灰色。这样即使与用户程序并发执行，对象的引用发生改变时，垃圾收集器也能正确处理了。

总结：
一次完整的GC分为四个阶段：
1）标记准备(Mark Setup，需 STW)，打开写屏障(Write Barrier)
2）使用三色标记法标记（Marking, 并发）
3）标记结束(Mark Termination，需 STW)，关闭写屏障。
4）清理(Sweeping, 并发)

2.5.2 引用计数(Reference Count)

这个在之后的博客里面补吧

2.6 函数返回局部变量的指针是否安全？

这在 Go 中是安全的，Go 编译器将会对每个局部变量进行逃逸分析。如果发现局部变量的作用域超出该函数，则不会将内存分配在栈上，而是分配在堆上。

2.7 非接口非接口的任意类型 T() 都能够调用 *T 的方法吗？反过来呢？

一个T类型的值可以调用为*T类型声明的方法，但是仅当此T的值是可寻址(addressable) 的情况下。
反过来，一个T类型的值可以调用为类型T声明的方法，这是因为解引用指针总是合法的。事实上，你可以认为对于每一个为类型 T 声明的方法，编译器都会为类型T自动隐式声明一个同名和同签名的方法。

不可寻址的值的：

字符串中的字节
map 对象中的元素（slice 对象中的元素是可寻址的，slice的底层是数组）
常量
包级别的函数等

3. 并发编程篇

3.1 无缓冲的 channel 和有缓冲的 channel 的区别？

对于无缓冲的 channel，发送方将阻塞该信道，直到接收方从该信道接收到数据为止，而接收方也将阻塞该信道，直到发送方将数据发送到该信道中为止。

对于有缓存的 channel，发送方在没有空插槽（缓冲区使用完）的情况下阻塞，而接收方在信道为空的情况下阻塞。

3.2 什么是协程泄露(Goroutine Leak)？

协程泄露是指协程创建后，长时间得不到释放，并且还在不断地创建新的协程，最终导致内存耗尽，程序崩溃。
协程泄露的常见原因:

缺少接收器，导致发送阻塞
缺少发送器，导致接收阻塞
死锁(dead lock)
无限循环(infinite loops)

3.3 Go 可以限制运行时操作系统线程的数量吗？

可以使用环境变量 GOMAXPROCS 或 runtime.GOMAXPROCS(num int) 设置。
GOMAXPROCS 限制的是同时执行用户态 Go 代码的操作系统线程的数量，但是对于被系统调用阻塞的线程数量是没有限制的。GOMAXPROCS 的默认值等于 CPU 的逻辑核数，同一时间，一个核只能绑定一个线程，然后运行被调度的协程。
因此对于 CPU 密集型的任务，若该值过大，例如设置为 CPU 逻辑核数的 2 倍，会增加线程切换的开销，降低性能。
对于 I/O 密集型应用，适当地调大该值，可以提高 I/O 吞吐率。

4. 代码输出篇

4.1 常量与变量

4.1.1 case1

下列代码的输出是：

func main() {
	const (
		a, b = "golang", 100
		d, e
		f bool = true
		g
	)
	fmt.Println(d, e, g)
}

输出：golang 100 true
在同一个 const group 中，如果常量定义与前一行的定义一致，则可以省略类型和值。编译时，会按照前一行的定义自动补全。

4.1.2 case2

下列代码的输出是：

func main() {
	const N = 100
	var x int = N

	const M int32 = 100
	var y int = M
	fmt.Println(x, y)
}

编译失败：cannot use M (type int32) as type int in assignment
Go 语言中，常量分为无类型常量和有类型常量两种，const N = 100，属于无类型常量，赋值给其他变量时，如果字面量能够转换为对应类型的变量，则赋值成功，例如，var x int = N。但是对于有类型的常量 const M int32 = 100，赋值给其他变量时，需要类型匹配才能成功，所以需要显示地类型转换

4.1.3 case3

下列代码的输出是：

func main() {
	var a int8 = -1
	var b int8 = -128 / a
	fmt.Println(b)
}

输出：-128
int8 能表示的数字的范围是 [-2^7, 2^7-1]，即 [-128, 127]。-128 是无类型常量，转换为 int8，再除以变量 -1，结果为 128，常量除以变量，结果是一个变量。变量转换时允许溢出，符号位变为1，转为补码后恰好等于 -128。

4.1.4 case4

下列代码的输出是：

func main() {
	const a int8 = -1
	var b int8 = -128 / a
	fmt.Println(b)
}

编译失败：constant 128 overflows int8
-128 和 a 都是常量，在编译时求值，-128 / a = 128，两个常量相除，结果也是一个常量，常量类型转换时不允许溢出，因而编译失败。

4.2 作用域

func main() {
	var err error
	if err == nil {
		err := fmt.Errorf("err")
		fmt.Println(1, err)
	}
	if err != nil {
		fmt.Println(2, err)
	}
}

输出：1 err

4.3 defer延迟调用

4.3.1 case1

type T struct{}

func (t T) f(n int) T {
	fmt.Print(n)
	return t
}

func main() {
	var t T
	defer t.f(1).f(2)
	fmt.Print(3)
}

输出：132
defer 延迟调用时，需要提前保存函数指针和参数，因此链式调用的情况下，除了最后一个函数/方法外的函数/方法都会在调用时直接执行。也就是说 t.f(1) 直接执行，然后执行 fmt.Print(3)，最后函数返回时再执行 .f(2)，因此输出是 132。

4.3.2 case2

func f(n int) {
	defer fmt.Println(n)
	n += 100
}

func main() {
	f(1)
}

输出：1
打印 1 而不是 101。defer 语句执行时，会将需要延迟调用的函数和参数保存起来，也就是说，执行到 defer 时，参数 n(此时等于1) 已经被保存了。因此后面对 n 的改动并不会影响延迟函数调用的结果。

4.3.3 case3

func main() {
	n := 1
	defer func() {
		fmt.Println(n)
	}()
	n += 100
}

输出:101
匿名函数没有通过传参的方式将 n 传入，因此匿名函数内的 n 和函数外部的 n 是同一个，延迟执行时，已经被改变为 101。

4.3.4 case4

func main() {
	n := 1
	if n == 1 {
		defer fmt.Println(n)
		n += 100
	}
	fmt.Println(n)
}

输出：

101
1

先打印 101，再打印 1。defer 的作用域是函数，而不是代码块，因此 if 语句退出时，defer 不会执行，而是等 101 打印后，整个函数返回时，才会执行。