介紹

在 Go reflect 包里面對(duì) Type 有一個(gè) Comparable 的定義：

package reflect
type Type interface {
	// Comparable reports whether values of this type are comparable.
	Comparable() bool
}

正如字面意思，Comparable 表示一個(gè)類型是否可以直接使用運(yùn)算符比較。Go spec 羅列了所有可比較的類型，其中將可比較性劃分為兩個(gè)維度（如果不符合要求，會(huì)直接在編譯期報(bào)錯(cuò)）：

• Comparable：可以使用 == 和 != 比較，非黑即白
• Ordered：可以使用 > >= < <= 做大小比較，有明確的大小概念

我簡(jiǎn)單整理了一下所有 Go 內(nèi)置類型的約定：

從上面可以看到，Go 當(dāng)中絕大多數(shù)類型都是可以使用運(yùn)算符相互比較的，唯獨(dú)不包含 Slice，Map 和 Func，也有容器類型 Struct、Array 本身的 Comparable 取決于成員的類型。

內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

知道了語(yǔ)法約定，我們可以看一下 reflect 具體是怎么判斷一個(gè)變量的 Comparable 屬性：

type rtype struct {
	// function for comparing objects of this type
	// (ptr to object A, ptr to object B) -> ==?
	equal func(unsafe.Pointer, unsafe.Pointer) bool
}
func (t *rtype) Comparable() bool {
	return t.equal != nil
}

很簡(jiǎn)單，其實(shí)就是為每一個(gè)類型配備了一個(gè) equal 比較函數(shù)，如果有這個(gè)函數(shù)則是 comparable。

上面的 rtype 結(jié)構(gòu)就包含在所有類型的內(nèi)存頭部：

// emptyInterface is the header for an interface{} value.
type emptyInterface struct {
	typ  *rtype
	word unsafe.Pointer
}

所以如果希望知道某一個(gè)類型的 equal 需要翻閱對(duì)應(yīng)類型源碼。通過編譯 SSA 可以找到對(duì)應(yīng)類型的比較函數(shù)。

比如在 go/src/runtime/alg.go 下可以看到 interface 的 equal 函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)：

func efaceeq(t *_type, x, y unsafe.Pointer) bool {
	if t == nil {
		return true
	}
	eq := t.equal
	if eq == nil {
		panic(errorString("comparing uncomparable type " + t.string()))
	}
	if isDirectIface(t) { // t.kind == kindDirectIface
		// Direct interface types are ptr, chan, map, func, and single-element structs/arrays thereof.
		// Maps and funcs are not comparable, so they can't reach here.
		// Ptrs, chans, and single-element items can be compared directly using ==.
		return x == y
	}
	return eq(x, y)
}

現(xiàn)實(shí)中的陷阱與應(yīng)用

在知道上面的設(shè)定之后，可以理解很多我們?cè)陂_發(fā)當(dāng)中碰到的錯(cuò)誤。

errors.Is

我們常常在模塊內(nèi)定義錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)定義出如下類型：

type CustomError struct {
	Metadata map[string]string
	Message string
}
func (c CustomError) Error() string {
		return c.Message
}
var (
	ErrorA = CustomError{Message:"A", Matadata: map[string]string{"Reason":""}}
	ErrorB = CustomError{Message:"B"}
)
func DoSomething() error {
	return ErrorA
}

而我們?cè)谕獠拷邮盏藉e(cuò)誤之后常常會(huì)使用 errors.Is 來(lái)判斷錯(cuò)誤類型：

err:=DoSomething()
if errors.Is(err, ErrorA) {
	// handle err
}

但是會(huì)發(fā)現(xiàn)上面這個(gè)判斷無(wú)論如何都是 false。研究一下 errors.Is 的源碼：

func Is(err, target error) bool {
	if target == nil {
		return err == target
	}
	isComparable := reflect.TypeOf(target).Comparable()
	for {
		if isComparable && err == target {
			return true
		}
		if x, ok := err.(interface{ Is(error) bool }); ok && x.Is(target) {
			return true
		}
		if err = errors.Unwrap(err); err == nil {
			return false
		}
	}
}

可以看到這是一個(gè)在 error tree 上遞歸的流程，真值的終結(jié)條件是 err==target ，但是前提是 target 本身得是 comparable 的。

A comparison of two interface values with identical dynamic types causes a run-time panic if values of that type are not comparable.

如上描述，如果不加上這一段約束，會(huì)引發(fā) panic。

所以如果我們把一個(gè) map 放入了 error struct，就導(dǎo)致這個(gè) error 變?yōu)?incomparable，永遠(yuǎn)無(wú)法成功比較。

解決方案也很簡(jiǎn)單，就是將 Error 定義指針類型：

var (
	ErrorA = &CustomError{Message:"A", Matadata: map[string]string{"Reason":""}}
	ErrorB = &CustomError{Message:"B"}
)

指針類型比較只需要是否檢查是否指向同一個(gè)對(duì)象，這樣就能順利比較了。

(*Type)(nil) ≠ nil

這是 Go FAQ 的其中一條：

func returnsError() error {
	var p *MyError = nil
	if bad() {
		p = ErrBad
	}
	return p // Will always return a non-nil error.
}

上面返回的 p 永遠(yuǎn)不會(huì)與 nil 相等。

這是為什么呢，因?yàn)?error 是一個(gè) interface，從上面可以知道，interface 之間比較需要保證兩者的 Type 和 Value 兩兩相等：

• 語(yǔ)言內(nèi)的 nil 可以理解為一個(gè) Type 和 Value 均為空的 interface
• 代碼里面返回的 p 雖然 Value 為空，但是 Type 是 *MyError

所以 p!=nil 。

正確的代碼應(yīng)該是這樣的：

func returnsError() error {
	if bad() {
		return ErrBad
	}
	return nil
}

這個(gè)問題不僅僅是拋出錯(cuò)誤的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)，任何返回 interface 的場(chǎng)景都需要注意。

Context Value Key

Go 的 Context 可以存取一些全局變量，其存儲(chǔ)方式是一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)，每一次取值的時(shí)候就會(huì)從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)一路遍歷到根節(jié)點(diǎn)，查找是否有對(duì)應(yīng)的 Key：

func (c *valueCtx) Value(key interface{}) interface{} {
	if c.key == key {
		return c.val
	}
	return c.Context.Value(key)
}

那么就可能會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樽庸?jié)點(diǎn)的 Key 與其中一個(gè)父節(jié)點(diǎn)的 Key 相同，導(dǎo)致 Value 被錯(cuò)誤地覆蓋。比如：

ctx = Context.Background()
ctx = context.WithValue(ctx, "key", "123")
ctx = context.WithValue(ctx, "key", "456")
ctx.Value("key") // 456

因?yàn)?Context 是全鏈路透?jìng)鞯模l(shuí)都沒法保證一個(gè) Key 是否會(huì)被其中某一層覆蓋。這個(gè)問題本質(zhì)上是：當(dāng)Key 的類型為 Integer/Float/String/Complex 時(shí)，"偽造"一個(gè)值相同的 Key 太容易了。那么我們可以運(yùn)用 Go Comparable 的特性，選擇無(wú)法被"偽造"的類型作為 Key。推薦兩種比較優(yōu)雅的方式：

指針類型

var key = byte(0)
ctx = context.WithValue(ctx, &key, "123")
ctx.Value(&key)

這樣一來(lái)，除了包內(nèi)函數(shù)，沒有其他代碼還能構(gòu)造出相同的指針了。

Struct 類型

從上文可以知道，strcut 只要類型相同，內(nèi)部的值相等，就能直接使用 == 判斷相等，那么我們可以直接使用 struct 作為 Key。

type key struct {}
ctx = context.WithValue(ctx, key{}, "123")
ctx.Value(key{})

同樣的，我們把 struct 定義為私有類似，包外也無(wú)法構(gòu)造出相同的 key。

我們知道空 struct 是不占用內(nèi)存的，這么做相比指針類型的 Key，可以減少內(nèi)存開銷。

以上就是Go Comparable Type原理深入解析的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Go Comparable Type原理的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！