golang中一种不常见的switch语句写法
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。
