golang中一种不常见的switch语句写法

2024-03-29 10:03

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

	}

}

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。

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（版权归原作者所有，侵删）

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来源: qq

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	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
	}
	}

	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
	}

	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

	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

	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
	}