探索Go语言中的switch高级用法
作者：apocelipes
在Go语言中,switch语句除了常见的用法外,还有一种不常用但有趣的写法,这种写法中,switch后面不跟任何表达式,而每个case后面跟的是返回bool类型的函数调用表达式,这实际上是一个等价于switch true的用法,通过从上到下逐一比较case后的表达式是否为true来决定执行哪个分支
最近翻开源代码的时候看到了一种很有意思的switch用法，分享一下。
注意这里讨论的不是typed switch，也就是case语句后面是类型的那种。
直接看代码：
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
}
}你也可以在这找到它：代码链接
简单解释下这段代码在做什么：调用systemctl命令检查指定的服务的运行状态，具体做法是过滤systemctl的输出然后根据得到的字符串的前缀判断当前的运行状态。
有意思的在于这个switch，首先它后面没有任何表达式；其次在每个case后面都是个函数调用表达式，返回值都是bool类型的。
虽然看起来很怪异，但这段代码肯定没有语法问题，可以编译通过；也没有语义或者逻辑问题，因为人家用的好好的，这个项目接近4000个星星不是大家乱点的。
这里就不卖关子了，直接公布答案：
- 如果
switch后面没有任何表达式，那么它等价于这个：switch true； - case表达式按从上到下从左到右的顺序求值；
- 如果case后面的表达式求出来的值和switch后面的表达式的值一样，那么就进入这个分支，其他case被忽略（除非用了fallthrough，但这会直接跳进下一个case的分支，不会执行下一个case上的表达式）。
那么上面那一串代码就好理解了：
- 首先是
switch true，期待有个case能求出true这个值； - 从上到下执行
strings.HasPrefix，如果是false就往下到下一个case，如果是true就进入这个case的分支。
它等价于下面这段：
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，光从可读性上来说的话两者很难说谁更优秀；两者同样需要注意把常见的情况放在最前面来减少不必要的匹配（这里的switch-case不能像给整数常量时那样直接进行跳转，实际执行和上面给出的if语句是差不多的）。
那么我们再来看看两者的生成代码，通常我不喜欢去研究编译器生成的代码，但这次是个小例外，对于执行流程上很接近的两段代码，编译器会怎么处理呢？
我们做个简化版的例子：
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
}这是switch版本的汇编：
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给关了，不然hasprefix内联出来的东西会导致整个汇编代码难以阅读。
上面的代码还是很好理解的，“active”和“inactive”的case被放在一起，如果匹配到了就跳转进入对应的分支；“activing”和“failed”的case也放在了一起，匹配到之后的操作与前面两个case一样（实际上上面两个case的匹配执行完就会跳转到这两个，至于为啥要多一次跳转我没深究，可能是为了提高L1d的命中率，一大块指令可能会导致缓存里放不下从而付出更新缓存的代价，而有流水线优化的情况下一个jmp带来的开销可能低于缓存未命中的惩罚，不过这在实践里很难测量，权当我在自言自语也行）。最后那一串带ret的语句块就是对应的case的分支。
再来看看if的代码：
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
除了函数名子不一样之外，其他是一模一样的，可以说两者在生成代码上也没有区别。
你可以在这里看到代码和他们的编译产物：Compiler Explorer
既然生成代码是一样的，那性能就没必要测量了，因为肯定是一样的。
最后总结一下这种不常用的switch写法，形式如下：
switch {
case 表达式1: // 如果是true
do works1
case 表达式2: // 如果是true
do works2
default:
都不是true就会到这里
}考虑到在性能上这并没有什么优势，而且对于初次见到这个写法的人可能不能很快理解它的含义，所以这个写法的使用场景我目前能想到的只有一处：
如果你的数据有固定的2种以上的前缀/后缀/某种模式，因为没法用固定的常量去表示这种情况，那么用case加上一个简单的表达式（函数调用之类的）会比用if更紧凑，也能更好地表达语义，case越多效果越明显。比如我在开头举的那个例子。
如果你的代码不符合上述情况，那还是老老实实用if会更好。
话说回来，虽然你机会没啥机会写出这种switch语句，但最好还是得看懂，不然下回看见它就只能干瞪眼了。
参考
https://go.dev/ref/spec#Switch_statements
到此这篇关于探索Go语言中的switch高级用法的文章就介绍到这了,更多相关go中不常见的switch用法内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！