Go 中有枚举吗？

Go 中有枚举吗？这是一个模棱两可的问题。有人说它有，有人说它没有。

什么是枚举

代码抽象于现实。程序与生活中关于枚举的概念是相通的：枚举代表一个对象所有可能取值的集合。例如，表示星期的 SUNDAY、MONDAY、TUESDAY、WEDNESDAY、THURSDAY、FRIDAY、SATURDAY 就是一组枚举值。

实际上，我们可以将 Go 中所有原始类型视为一种枚举。例如 bool 类型可以被认为是一个只能为 true 或 false 的枚举；byte 类型是 0 至 255 的枚举；指针是 32 位或 64 位地址空间所有可能的内存地址的枚举。

在例如 Python、Java、C 等语言中，一般都会有enum关键字或类提供于开发者实现枚举。

通用伪代码可表达如下

enum 枚举名{
    标识符①[=整型常数],
    标识符②[=整型常数],
    ...
    标识符N[=整型常数],
}枚举变量;

Go 没有enum关键字。但我们可以观察枚举的特征：同一组枚举值在定义后不应被改变；枚举值对应的数据类型应该相同；枚举值是有限的；枚举值与其含义是一一对应的。

根据以上特征，在 Go 中可通过const与  iota关键字来实现枚举的诉求。

iota

const用于定义常量，它们在编译期创建，在运行时不能被修改。且仅有布尔型、数字型（整数型、浮点型和复数）和字符串型能被定义为常量。

常量声明格式如下

const identifier [type] = value

而 iota 是常量计数器，它在遇到 const 关键字时，就被重置为 0。当 const 中每增一行常量声明（包括空白标识符_），iota 计数将加1。

const (
 A int = iota   // 0
 _           
 B              // 2
 C              // 3
 D              // 4
)

const (
 E int = iota   // 0
 F              // 1
)

Go 枚举实现

有了iota的参与，在 Go 中想要枚举星期值，我们可以如下定义

type Weekday int

const (
 _ Weekday = iota // ignore first value by assigning to blank identifier
 Sunday
 Monday
 Tuesday
 Wednesday
 Thursday
 Friday
 Saturday
)

在使用枚举值过程中，往往有输出打印的需求

fmt.Println(Sunday, Monday)  // 1 2

但原始的结果很不直观，它不能反映出枚举值背后的含义。我们需要为 Weekday 对象定义输出。

func (w Weekday) String() string {
 return [...]string{"Sunday", "Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday"}[w-1]
}

在 Go 中，我们可以为任意自定义类型绑定String()方法，使其按照String()方法中定义的格式进行打印。

func main() {
 var day = Monday
 switch day {
 case Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday:
  fmt.Printf("今天是%s，加油！打工人", day)
 case Saturday, Sunday:
  fmt.Printf("今天是%s，好好休息！打工人", day)
 default:
  fmt.Println("不存在的一天")
 }
}

执行结果

今天是Monday，加油！打工人

Go 枚举实现的不足

上述方案看似已经实现了枚举功能，但其实存在一些问题。

首先，由于 iota 基于 int 类型，这意味着在程序中，任何整数都可以转为枚举类型（这也是为何我们上文switch的case 中会有default分支），但这并不是我们想要的。

func main() {
 fakeNum := 8
 day := Weekday(fakeNum)
 fmt.Println(day)
}

# go run main.go
%!v(PANIC=String method: runtime error: index out of range [7] with length 7)

那善于思考的读者就会想到，既然 int 不行，那我们可以采用字符串常量来表示枚举值啊。但这个方案同样存在上述的问题，而且相较于使用 int 比较，当比较字符串时，需要付出额外的性能成本。

另外，我们对于枚举还有一个很重要的诉求，就是迭代。对应于 Go 循环表达式，枚举迭代的期望是这样

 for i, day := range Weekday {
  ...
 }

但显然，现在的代码方案满足不了这种诉求。

总结

本文讨论了 Go 目前通过 iota 关键字实现枚举的做法，但这种方式并没有实现完整的枚举功能。在官方 issue 19814 中提出了 Go 中应该增加 enum 关键字的提案，感兴趣的读者可以详细查看。

关于 Go 中的枚举实现，你有不一样的观点吗，欢迎留言讨论。

参考

proposal: spec: add typed enum support: https://github.com/golang/go/issues/19814