Go打印结构体提升代码调试效率实例详解
作者：波罗学 码途漫漫
引言
不知道大家是否遇到打印复杂结构的需求？
结构体的特点是有点像是一个盒子，但不同于 slice 与 map，它里面可以放很多不同类型的东西，如数字、字符串、slice、map 或者其他结构体。
但，如果我们想看看盒子中内容，该怎么办呢？这时我们就要能打印结构体了。
打印结构体的能力其实挺重要的，它能帮我们检查理解代码，提高调试效率，确保代码运行正确。
本文让我们以此为话题，聊聊 GO 语言中如何打印结构体。这些方法，基本上同样适用于其他复杂数据结构
让我们直接开始吧！
定义结构体
首先，我们来定义一个结构体，它会被接下来所有的方法用到。
代码如下所示：
type Author struct {
Name string
Age int8
Sex string
}
type Article struct {
ID int64
Title string
Author *Author
Content string
}我们定义了一个 Article 结构体用于表示一篇文章，内部包含内部实现了 ID、Title 和 Content 基础属性，还有一个字段是 Author 结构体指针，用于保存作者信息。
我将先介绍四种基本的方式。
使用 fmt.Printf
最简单的方法是使用 fmt.Printf 函数，如果希望显示一些详情，可和 %+v 格式化符号配合。这样可以直接打印出结构体的字段名和值。
我们可以这样打印它，代码如下：
func main() {
article := Article{
ID: 1,
Title: "How to Print a Structure in Golang",
Author: &Author{"poloxue", 18, "male"},
Content: "This is a blog post",
}
fmt.Printf("%+v\n", article)
}输出：
{ID:1 Title:How to Print a Structure in Golang Author:0xc0000900c0 Content:This is a blog post}
如上所示，这段代码会打印出 article 结构体的所有字段值。不过，如果仔细观察，会发现它的 Author 字段只打印了指针地址 - Author:0xc0000900c0 ，没有输出它的内容。
这其实是符合预期的。*Author 是指针类型，它的值自然就是地址。
如果我就想打印 Author 字段的内容，可通过用 fmt.Printf 打印指针实际指向内容。
fmt.Print("%+v\n", article.Author)输出：
&{Name:poloxue Age:18 Sex:male}
我在测试的时候，发现个有趣的现象：
如果打印的是结构体指针，它会自动解引用，即能把内容打印出来。如上的代码所示，无论是
Printf("%+v\n", article.Author)还是
Printf("%\n", *article.Author)都能打印出结构体的内容。
但如果打印的结构体，包含结构体指针字段，则不会将内容打印出来，而只会打印地址，即指针值。
我猜测，如此设计的原因是为了防止深层递归，或者循环引用。
想明白的话，似乎是个显而易见的事情。
实现 String 方法
除了以上将 Author 字段单独拿出打印，我们还有其他方法实现吗？当然有，这就是本节要说的 - 实现 String 方法。
这其实是 Go 提供的一种机制，一个类型如果满足 Stringer 接口，即实现了 String 方法，打印时返回的就是 String 方法的返回内容。
Stringer 定义如下：
type Stringer interface {
String() string
}当我们使用 fmt.Printf 打印结构体时，就会调用定义的 String 方法，控制结构体的输出格式。例如：
func (a Article) String() string {
return fmt.Sprintf("Title: %s, Author: %s, Content: %s", a.Title, a.Author.Name, a.Content)
}
func main() {
article := Article{
ID: 1,
Title: "How to Print a Structure in Golang",
Author: &Author{"poloxue", 18, "male"},
Content: "This is a blog post",
}
fmt.Println(article)
}输出：
Title: How to Print a Structure in Golang, Author: poloxue, Content: This is a blog post
检查结果，的确是 String 方法中定义的形式。现在，我们可以随心所欲定义打印格式了。
这种方式还有一个特点，就是性能高。毕竟，它没有任何啰嗦，直接到拿到结果。
到这里，我们已经有能力打印结构体了。但这里也有些缺点。
首先，不够美观，输出结构易读性差。这不利于快速定位。
其次，每次都要自定义输出。如果只是为了 debug 调试代码，而不是功能代码，希望有更方便方式直接打印出所有内容。
json.MarshalIndent
首先，如何实现美化输出呢？
如果你想要一个更美观的输出格式，最便捷的方式，可使用标准库 encoding/json 的 json.MarshalIndent 函数，它会将结构体转换为 JSON 格式，且能控制缩进，使输出更易于阅读。
示例代码，如下所示：
import (
"encoding/json"
"fmt"
)
func main() {
article := Article{
ID: 1,
Title: "How to Print a Structure in Golang",
Author: &Author{"poloxue", 18, "male"},
Content: "This is a blog post",
}
articleJSON, _ := json.MarshalIndent(article, "", " ")
fmt.Println(string(articleJSON))
}如上的代码中，json.MarshalIndent 的第三个参数表示缩进的大小。我们看下代码的输出吧。
输出：
{
"ID": 1,
"Title": "How to Print a Structure in Golang",
"Author": {
"Name": "poloxue",
"Age": 18,
"Sex": "male"
},
"Content": "This is a blog post"
}
以这样美观的 JSON 格式打印的 Article 结构体，明显易读了许多。
reflect 包打印复杂结构
如果想完全控制结构体打印，还可使用 reflect 包。它不仅仅是可以拿到 Go 变量的值，其他信息，如结构体的字段名和类型，都可轻而易举拿到。
这也是为什么可通过 reflect 包能最大粒度控制输出格式。
示例代码，如下所示：
import (
"fmt"
"reflect"
)
func main() {
article := Article{
ID: 1,
Title: "How to Print a Structure in Golang",
Author: &Author{"poloxue", 18, "male"},
Content: "This is a blog post",
}
val := reflect.ValueOf(article)
for i := 0; i < val.NumField(); i++ {
field := val.Type().Field(i)
fmt.Printf(
"Type: %v, Field: %s, Value: %v\n",
field.Type,
field.Name,
val.Field(i),
)
}
}输出：
Type: int64, Field: ID, Value: 1
Type: string, Field: Title, Value: How to Print a Structure in Golang
Type: *main.Author, Field: Author, Value: &{poloxue 18 male}
Type: string, Field: Content, Value: This is a blog post
我们输出了字段类型、名称和值。
当然，reflect 提供了灵活性，但具体的打印格式，我们就要自己按需求自行定义。前面介绍的 Printf 函数，内部实现本质上也依赖了 reflect 。
如果想要深度打印信息，即使是指针类型字段，也可通过 reflect 继续深度打印。
代码类似于：
if field.Type.Kind() == reflect.Pointer {
fmt.Println(val.Field(i).Elem())
}即如果是指针类型，通过 Elem() 继续深入它的内部。
当然，如果你希望得到结构体类型相关信息。reflect 甚至可以在结构体没有实例化打印其类型的详情。
func printStructType(t reflect.Type) {
for i := 0; i < t.NumField(); i++ {
field := t.Field(i)
fmt.Printf("%s: %s\n", field.Name, field.Type)
}
}
func main() {
t := reflect.TypeOf((*Article)(nil)).Elem()
printStructType(t)
}核心就是那句 (*Article)(nil) 得到一个类型为 *Article 的 nil。也算是类型内存空间的占用。
性能压测
我尝试了不同的打印方法后，也进行了一个简单的性能测试。
测试结果如下所示：
BenchmarkFmtPrintf-16 2631248 447.3 ns/op
BenchmarkJSONMarshalIndent-16 997448 1016 ns/op
BenchmarkCustomStringMethod-16 5135541 225.5 ns/op
BenchmarkReflection-16 2030233 594.9 ns/op
测试结果显示，使用自定义的 String 方法是最快的，而 json.MarshalIndent 则是最慢的。
这意味着如果你关心程序的运行速度，最好使用自定义的String方法来打印结构体。
这里单独提醒一点，因为 fmt.Printf 的内部是使用反射，所以要能测试出 String() 自定义的效果，内部实现就不要用 fmt.Sprintf 等方法格式化字符，而是推荐使用 strconv 中的一些函数。
示例代码：
func (a Article) String() string {
return "{ID:" + strconv.Itoa(int(a.ID)) + ", Title:" + a.Title + ",AuthorName:" + a.Author.Name + "}"
}这样才能真正意义上测试出 String 自定义的优势。不靠套娃，最终得到用了 String 等于没用的效果。
如果想知道为什么 strconv 更快，可阅读我之前的一篇文章：GO 中高效 int 转换 string 的方法与源码剖析。
三方库
前面介绍了 4 种打印结构内容的方案，。特别是第四种，提供了最大化的自由度。但缺点是要自定义，非常麻烦。
接下来，我尝试推荐一些好用的三方库，它们将我们常用的一些模式实践成库，便于我们使用。
go-spew
我们首先来看看一个叫做 go-spew 的第三方库。
这个库提供了深度打印 Go 数据结构的功能，对于调试非常有用。它可以递归地打印出结构体的字段，即使是嵌套的结构体也能打印出来。
例如：
import "github.com/davecgh/go-spew/spew"
func main() {
article := Article{
ID: 1,
Title: "How to Print a Structure in Golang",
Author: &Author{"poloxue", 18, "male"},
Content: "This is a blog post",
}
spew.Dump(article)
}这样会详细地打印出 article 结构体的所有内容。
输出如下：
(main.Article) {
ID: (int64) 1,
Title: (string) (len=34) "How to Print a Structure in Golang",
Author: (*main.Author)(0xc000100330)({
Name: (string) (len=7) "poloxue",
Age: (int8) 18,
Sex: (string) (len=4) "male"
}),
Content: (string) (len=19) "This is a blog post"
可以看出，上面的输出内容包含的信息非常丰富。
如果希望自定义打印格式，可通过 spew 提供的 ConfigState 配置，如缩进，打印深度。
示例代码：
// 设置 spew 的配置
spewConfig := spew.ConfigState{
Indent: "\t", // 索引为 Tab
DisableMethods: true,
DisablePointerMethods: true,
DisablePointerAddresses: true,
MaxDepth: 1, // 设置打印深度为 1
}
spewConfig.Dump(article)输出：
(main.Article) {
ID: (int64) 1,
Title: (string) (len=34) "How to Print a Structure in Golang",
Author: (*main.Author)({
<max depth reached>
}),
Content: (string) (len=19) "This is a blog post"
}
因为，我将打印深度配置为 1，可以看到 Author 的字段的内容是没有打印的。
更多能力可自行探索。
pretty
除了 go-spew，还有一些没那么强大，但也还不错的库，方便我们调试复杂数据结构，如 pretty[1]。
import (
"fmt"
"github.com/kr/pretty"
)
func main() {
// 省略 ...
fmt.Printf("%# v\n", pretty.Formatter(article))
}输出：main.Article{
ID: 1,
Title: "How to Print a Structure in Golang",
Author: &main.Author{Name:"poloxue", Age:18, Sex:"male"},
Content: "This is a blog post",
}
输出结果为格式化的结构体输出。
这两个库都已经处于很久不更新的状态，但是功能满足我们的需求。
结语
本文主要介绍了 Go 语言中打印结构体的不同方法。我们从简单的 fmt.Printf 到使用反射，甚至是第三方库，我们是有很多选择。
简单主题深入起来，扩展内容也可很丰富。
关于打印结构体这个主题，还有一个部分没有谈到，就是日志如何记录类似结构体等复杂结构类型的变量，毕竟日志对于问题调试至关重要。后面有机会，可单独谈下这个主题。
最后，希望这篇文章能帮助你在打印调试 GO 结构体等复杂结构时，不再迷茫。
以上就是Go打印结构体提升代码调试效率实例详解的详细内容，更多关于Go打印结构体的资料请关注脚本之家其它相关文章！