探索Go語言中的switch高級用法
更新時間：2024年10月01日 16:37:26 作者：apocelipes
在Go語言中,switch語句除了常見的用法外,還有一種不常用但有趣的寫法,這種寫法中,switch后面不跟任何表達式,而每個case后面跟的是返回bool類型的函數(shù)調(diào)用表達式,這實際上是一個等價于switch true的用法,通過從上到下逐一比較case后的表達式是否為true來決定執(zhí)行哪個分支
最近翻開源代碼的時候看到了一種很有意思的switch用法，分享一下。
注意這里討論的不是typed switch，也就是case語句后面是類型的那種。
直接看代碼：
func (s *systemd) Status() (Status, error) {
exitCode, out, err := s.runWithOutput("systemctl", "is-active", s.unitName())
if exitCode == 0 && err != nil {
return StatusUnknown, err
}
switch {
case strings.HasPrefix(out, "active"):
return StatusRunning, nil
case strings.HasPrefix(out, "inactive"):
// inactive can also mean its not installed, check unit files
exitCode, out, err := s.runWithOutput("systemctl", "list-unit-files", "-t", "service", s.unitName())
if exitCode == 0 && err != nil {
return StatusUnknown, err
}
if strings.Contains(out, s.Name) {
// unit file exists, installed but not running
return StatusStopped, nil
}
// no unit file
return StatusUnknown, ErrNotInstalled
case strings.HasPrefix(out, "activating"):
return StatusRunning, nil
case strings.HasPrefix(out, "failed"):
return StatusUnknown, errors.New("service in failed state")
default:
return StatusUnknown, ErrNotInstalled
}
}你也可以在這找到它：代碼鏈接
簡單解釋下這段代碼在做什么：調(diào)用systemctl命令檢查指定的服務的運行狀態(tài)，具體做法是過濾systemctl的輸出然后根據(jù)得到的字符串的前綴判斷當前的運行狀態(tài)。
有意思的在于這個switch，首先它后面沒有任何表達式；其次在每個case后面都是個函數(shù)調(diào)用表達式，返回值都是bool類型的。
雖然看起來很怪異，但這段代碼肯定沒有語法問題，可以編譯通過；也沒有語義或者邏輯問題，因為人家用的好好的，這個項目接近4000個星星不是大家亂點的。
這里就不賣關(guān)子了，直接公布答案：
- 如果
switch后面沒有任何表達式，那么它等價于這個：switch true； - case表達式按從上到下從左到右的順序求值；
- 如果case后面的表達式求出來的值和switch后面的表達式的值一樣，那么就進入這個分支，其他case被忽略（除非用了fallthrough，但這會直接跳進下一個case的分支，不會執(zhí)行下一個case上的表達式）。
那么上面那一串代碼就好理解了：
- 首先是
switch true，期待有個case能求出true這個值； - 從上到下執(zhí)行
strings.HasPrefix，如果是false就往下到下一個case，如果是true就進入這個case的分支。
它等價于下面這段：
func (s *systemd) Status() (Status, error) {
exitCode, out, err := s.runWithOutput("systemctl", "is-active", s.unitName())
if exitCode == 0 && err != nil {
return StatusUnknown, err
}
if strings.HasPrefix(out, "active") {
return StatusRunning, nil
}
if strings.HasPrefix(out, "inactive") {
// inactive can also mean its not installed, check unit files
exitCode, out, err := s.runWithOutput("systemctl", "list-unit-files", "-t", "service", s.unitName())
if exitCode == 0 && err != nil {
return StatusUnknown, err
}
if strings.Contains(out, s.Name) {
// unit file exists, installed but not running
return StatusStopped, nil
}
// no unit file
return StatusUnknown, ErrNotInstalled
}
if strings.HasPrefix(out, "activating") {
return StatusRunning, nil
}
if strings.HasPrefix(out, "failed") {
return StatusUnknown, errors.New("service in failed state")
}
return StatusUnknown, ErrNotInstalled
}可以看到，光從可讀性上來說的話兩者很難說誰更優(yōu)秀；兩者同樣需要注意把常見的情況放在最前面來減少不必要的匹配（這里的switch-case不能像給整數(shù)常量時那樣直接進行跳轉(zhuǎn)，實際執(zhí)行和上面給出的if語句是差不多的）。
那么我們再來看看兩者的生成代碼，通常我不喜歡去研究編譯器生成的代碼，但這次是個小例外，對于執(zhí)行流程上很接近的兩段代碼，編譯器會怎么處理呢？
我們做個簡化版的例子：
func status1(cmdOutput string, flag int) int {
switch {
case strings.HasPrefix(cmdOutput, "active"):
return 1
case strings.HasPrefix(cmdOutput, "inactive"):
if flag > 0 {
return 2
}
return -1
case strings.HasPrefix(cmdOutput, "activating"):
return 1
case strings.HasPrefix(cmdOutput, "failed"):
return -1
default:
return -2
}
}
func status2(cmdOutput string, flag int) int {
if strings.HasPrefix(cmdOutput, "active") {
return 1
}
if strings.HasPrefix(cmdOutput, "inactive") {
if flag > 0 {
return 2
}
return -1
}
if strings.HasPrefix(cmdOutput, "activating") {
return 1
}
if strings.HasPrefix(cmdOutput, "failed") {
return -1
}
return -2
}這是switch版本的匯編：
main_status1_pc0: TEXT main.status1(SB), ABIInternal, $40-24 CMPQ SP, 16(R14) PCDATA $0, $-2 JLS main_status1_pc273 PCDATA $0, $-1 SUBQ $40, SP MOVQ BP, 32(SP) LEAQ 32(SP), BP FUNCDATA $0, gclocals·wgcWObbY2HYnK2SU/U22lA==(SB) FUNCDATA $1, gclocals·J5F+7Qw7O7ve2QcWC7DpeQ==(SB) FUNCDATA $5, main.status1.arginfo1(SB) FUNCDATA $6, main.status1.argliveinfo(SB) PCDATA $3, $1 MOVQ CX, main.flag+64(SP) MOVQ AX, main.cmdOutput+48(SP) MOVQ BX, main.cmdOutput+56(SP) PCDATA $3, $-1 MOVL $6, DI LEAQ go:string."active"(SB), CX PCDATA $1, $0 CALL strings.HasPrefix(SB) NOP TESTB AL, AL JNE main_status1_pc258 MOVQ main.cmdOutput+48(SP), AX MOVQ main.cmdOutput+56(SP), BX LEAQ go:string."inactive"(SB), CX MOVL $8, DI NOP CALL strings.HasPrefix(SB) TESTB AL, AL JEQ main_status1_pc147 MOVQ main.flag+64(SP), CX TESTQ CX, CX JLE main_status1_pc130 MOVL $2, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status1_pc130: MOVQ $-1, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status1_pc147: MOVQ main.cmdOutput+48(SP), AX MOVQ main.cmdOutput+56(SP), BX LEAQ go:string."activating"(SB), CX MOVL $10, DI CALL strings.HasPrefix(SB) TESTB AL, AL JNE main_status1_pc243 MOVQ main.cmdOutput+48(SP), AX MOVQ main.cmdOutput+56(SP), BX LEAQ go:string."failed"(SB), CX MOVL $6, DI PCDATA $1, $1 CALL strings.HasPrefix(SB) TESTB AL, AL JEQ main_status1_pc226 MOVQ $-1, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status1_pc226: MOVQ $-2, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status1_pc243: MOVL $1, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status1_pc258: MOVL $1, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status1_pc273: NOP PCDATA $1, $-1 PCDATA $0, $-2 MOVQ AX, 8(SP) MOVQ BX, 16(SP) MOVQ CX, 24(SP) CALL runtime.morestack_noctxt(SB) MOVQ 8(SP), AX MOVQ 16(SP), BX MOVQ 24(SP), CX PCDATA $0, $-1 JMP main_status1_pc0
我把inline給關(guān)了，不然hasprefix內(nèi)聯(lián)出來的東西會導致整個匯編代碼難以閱讀。
上面的代碼還是很好理解的，“active”和“inactive”的case被放在一起，如果匹配到了就跳轉(zhuǎn)進入對應的分支；“activing”和“failed”的case也放在了一起，匹配到之后的操作與前面兩個case一樣（實際上上面兩個case的匹配執(zhí)行完就會跳轉(zhuǎn)到這兩個，至于為啥要多一次跳轉(zhuǎn)我沒深究，可能是為了提高L1d的命中率，一大塊指令可能會導致緩存里放不下從而付出更新緩存的代價，而有流水線優(yōu)化的情況下一個jmp帶來的開銷可能低于緩存未命中的懲罰，不過這在實踐里很難測量，權(quán)當我在自言自語也行）。最后那一串帶ret的語句塊就是對應的case的分支。
再來看看if的代碼：
main_status2_pc0: TEXT main.status2(SB), ABIInternal, $40-24 CMPQ SP, 16(R14) PCDATA $0, $-2 JLS main_status2_pc273 PCDATA $0, $-1 SUBQ $40, SP MOVQ BP, 32(SP) LEAQ 32(SP), BP FUNCDATA $0, gclocals·wgcWObbY2HYnK2SU/U22lA==(SB) FUNCDATA $1, gclocals·J5F+7Qw7O7ve2QcWC7DpeQ==(SB) FUNCDATA $5, main.status2.arginfo1(SB) FUNCDATA $6, main.status2.argliveinfo(SB) PCDATA $3, $1 MOVQ CX, main.flag+64(SP) MOVQ AX, main.cmdOutput+48(SP) MOVQ BX, main.cmdOutput+56(SP) PCDATA $3, $-1 MOVL $6, DI LEAQ go:string."active"(SB), CX PCDATA $1, $0 CALL strings.HasPrefix(SB) NOP TESTB AL, AL JNE main_status2_pc258 MOVQ main.cmdOutput+48(SP), AX MOVQ main.cmdOutput+56(SP), BX LEAQ go:string."inactive"(SB), CX MOVL $8, DI NOP CALL strings.HasPrefix(SB) TESTB AL, AL JEQ main_status2_pc147 MOVQ main.flag+64(SP), CX TESTQ CX, CX JLE main_status2_pc130 MOVL $2, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status2_pc130: MOVQ $-1, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status2_pc147: MOVQ main.cmdOutput+48(SP), AX MOVQ main.cmdOutput+56(SP), BX LEAQ go:string."activating"(SB), CX MOVL $10, DI CALL strings.HasPrefix(SB) TESTB AL, AL JNE main_status2_pc243 MOVQ main.cmdOutput+48(SP), AX MOVQ main.cmdOutput+56(SP), BX LEAQ go:string."failed"(SB), CX MOVL $6, DI PCDATA $1, $1 CALL strings.HasPrefix(SB) TESTB AL, AL JEQ main_status2_pc226 MOVQ $-1, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status2_pc226: MOVQ $-2, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status2_pc243: MOVL $1, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status2_pc258: MOVL $1, AX MOVQ 32(SP), BP ADDQ $40, SP RET main_status2_pc273: NOP PCDATA $1, $-1 PCDATA $0, $-2 MOVQ AX, 8(SP) MOVQ BX, 16(SP) MOVQ CX, 24(SP) CALL runtime.morestack_noctxt(SB) MOVQ 8(SP), AX MOVQ 16(SP), BX MOVQ 24(SP), CX PCDATA $0, $-1 JMP main_status2_pc0
除了函數(shù)名子不一樣之外，其他是一模一樣的，可以說兩者在生成代碼上也沒有區(qū)別。
你可以在這里看到代碼和他們的編譯產(chǎn)物：Compiler Explorer
既然生成代碼是一樣的，那性能就沒必要測量了，因為肯定是一樣的。
最后總結(jié)一下這種不常用的switch寫法，形式如下：
switch {
case 表達式1: // 如果是true
do works1
case 表達式2: // 如果是true
do works2
default:
都不是true就會到這里
}考慮到在性能上這并沒有什么優(yōu)勢，而且對于初次見到這個寫法的人可能不能很快理解它的含義，所以這個寫法的使用場景我目前能想到的只有一處：
如果你的數(shù)據(jù)有固定的2種以上的前綴/后綴/某種模式，因為沒法用固定的常量去表示這種情況，那么用case加上一個簡單的表達式（函數(shù)調(diào)用之類的）會比用if更緊湊，也能更好地表達語義，case越多效果越明顯。比如我在開頭舉的那個例子。
如果你的代碼不符合上述情況，那還是老老實實用if會更好。
話說回來，雖然你機會沒啥機會寫出這種switch語句，但最好還是得看懂，不然下回看見它就只能干瞪眼了。
參考
https://go.dev/ref/spec#Switch_statements
到此這篇關(guān)于探索Go語言中的switch高級用法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)go中不常見的switch用法內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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