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深入理解Go之==

2012 年 8 月 5 日

概述

相信 ==
判等操作，大家每天都在用。之前在论坛上看到不少人在问 golang ==
比较的结果。看到很多人对 golang 中 ==
的结果不太了解。确实，golang 中对 ==
的处理有一些细节的地方需要特别注意。虽然平时可能不太会遇到，但是碰到了就是大坑。本文将对 golang 中 ==
操作做一个系统的介绍。希望能对大家有所帮助。

类型

golang 中的数据类型可以分为以下 4 大类：

  1. 基本类型：整型（ int/uint/int8/uint8/int16/uint16/int32/uint32/int64/uint64/byte/rune
    等）、浮点数（ float32/float64
    ）、复数类型（ complex64/complex128
    ）、字符串（ string
    ）。
  2. 复合类型（又叫聚合类型）：数组和结构体类型。
  3. 引用类型：切片（slice）、map、channel、指针。
  4. 接口类型：如 error
    。

==
操作最重要的一个前提是：两个操作数类型必须相同！类型必须相同！类型必须相同！

如果类型不同，那么 编译时
就会报错。
注意：

C/C++
type

为了更容易看出类型，示例代码中的变量定义都显式指定了类型。

看下面的代码：

package main

import "fmt"

func main() {
    var a int8
    var b int16
    // 编译错误：invalid operation a == b (mismatched types int8 and int16)
    fmt.Println(a == b)
}

没有隐式类型转换。

package main

import "fmt"

func main() {
    type int8 myint8
    var a int8
    var b myint8
    // 编译错误：invalid operation a == b (mismatched types int8 and myint8)
    fmt.Println(a == b)
}

虽然myint8的底层类型是int8，但是他们是不同的类型。

下面依次通过这 4 种类型来说明 ==
是如何做比较的。

基本类型

这是最简单的一种类型。比较操作也很简单，直接比较值是否相等。没啥好说的，直接看例子。

var a uint32 = 10
var b uint32 = 20
var c uint32 = 10
fmt.Println(a == b) // false
fmt.Println(a == c) // true

有一点需要注意，浮点数的比较问题：

var a float64 = 0.1
var b float64 = 0.2
var c float64 = 0.3
fmt.Println(a + b == c) // false

因为计算机中，有些浮点数不能精确表示，浮点运算结果会有误差。如果我们分别输出 a+b
和 c
的值，会发现它们确实是不同的： 

fmt.Println(a + b)
fmt.Println(c)

// 0.30000000000000004
// 0.3

这个问题不是 golang 独有的，只要浮点数遵循 IEEE 754 标准的编程语言都有这个问题。需要特别注意，
尽量不要做浮点数比较，确实需要比较时，计算两个浮点数的差的绝对值，如果小于一定的值就认为它们相等，比如 1e-9

。

复合类型

复合类型也叫做聚合类型。golang 中的复合类型只有两种：数组和结构体。它们是逐元素/字段比较的。

注意：数组的长度视为类型的一部分，长度不同的两个数组是不同的类型，不能直接比较。

  • 对于数组来说，依次比较各个 元素
    的值。根据元素类型的不同，再依据是基本类型、复合类型、引用类型或接口类型，按照特定类型的规则进行比较。所有元素全都相等，数组才是相等的。
  • 对于结构体来说，依次比较各个 字段
    的值。根据字段类型的不同，再依据是 4 中类型中的哪一种，按照特定类型的规则进行比较。所有字段全都相等，结构体才是相等的。

例如：

a := [4]int{1, 2, 3, 4}
b := [4]int{1, 2, 3, 4}
c := [4]int{1, 3, 4, 5}
fmt.Println(a == b) // true
fmt.Println(a == c) // false

type A struct {
    a int
    b string
}
aa := A { a : 1, b : "test1" }
bb := A { a : 1, b : "test1" }
cc := A { a : 1, b : "test2" }
fmt.Println(aa == bb)
fmt.Println(aa == cc)

引用类型

引用类型是间接指向它所引用的数据的，保存的是数据的地址。 引用类型的比较实际判断的是两个变量是不是指向同一份数据，它不会去比较实际指向的数据。

例如：

type A struct {
    a int
    b string
}

aa := &A { a : 1, b : "test1" }
bb := &A { a : 1, b : "test1" }
cc := aa
fmt.Println(aa == bb)
fmt.Println(aa == cc)

因为 aa
和 bb
指向的两个不同的结构体，虽然它们指向的值是相等的（见上面复合类型的比较），但是它们不等。

aa
和 cc
指向相同的结构体，所以它们相等。

再看看 channel
的比较： 

ch1 := make(chan int, 1)
ch2 := make(chan int, 1)
ch3 := ch1

fmt.Println(ch1 == ch2)
fmt.Println(ch1 == ch3)

ch1
和 ch2
虽然类型相同，但是指向不同的 channel
，所以它们不等。

ch1
和 ch3
指向相同的 channel
，所以它们相等。
关于引用类型，有两个比较特殊的规定：

  • 切片之间不允许比较。切片只能与 nil
    值比较。
  • map
    之间不允许比较。 map
    只能与 nil
    值比较。

为什么要做这样的规定？我们先来说切片。因为切片是引用类型，它可以间接的指向自己。例如：

a := []interface{}{ 1, 2.0 }
a[1] = a
fmt.Println(a)

// !!!
// runtime: goroutine stack exceeds 1000000000-byte limit
// fatal error: stack overflow

上面代码将 a
赋值给 a[1]
导致递归引用， fmt.Println(a)
语句直接爆栈。

  • 切片如果直接比较引用地址，是不合适的。首先，切片与数组是比较相近的类型，比较方式的差异会造成使用者的混淆。另外，长度和容量是切片类型的一部分，不同长度和容量的切片如何比较？
  • 切片如果像数组那样比较里面的元素，又会出现上来提到的循环引用的问题。虽然可以在语言层面解决这个问题，但是 golang 团队认为不值得为此耗费精力。

基于上面两点原因，golang 直接规定 切片类型不可比较
。使用 ==
比较切片直接编译报错。
例如：

var a []int
var b []int

// invalid operation: a == b (slice can only be compared to nil)
fmt.Println(a == b)

错误信息很明确。

因为 map
的值类型可能为不可比较类型（见下面，切片是不可比较类型），所以 map
类型也不可比较 。

接口类型

接口类型是 golang 中比较重要的一种类型。接口类型的值，我们称为接口值。一个接口值是由两个部分组成的，具体类型（即该接口存储的值的类型）和该类型的一个值。引用《go 程序设计语言》的名称，分别称为 动态类型
和 动态值
。接口值的比较涉及这两部分的比较，只有当 动态类型完全相同
且动态值相等（动态值使用 ==
比较），两个接口值才是相等的。
例如：

var a interface{} = 1
var b interface{} = 2
var c interface{} = 1
var d interface{} = 1.0
fmt.Println(a == b) // false
fmt.Println(a == c) // true
fmt.Println(a == d) // false

a
和 b
动态类型相同（都是 int
），动态值也相同（都是 1
，基本类型比较），故两者相等。

a
和 c
动态类型相同，动态值不等（分别为 1
和 2
，基本类型比较），故两者不等。

a
和 d
动态类型不同， a
为 int
， d
为 float64
，故两者不等。 

type A struct {
    a int
    b string
}

var aa interface{} = A { a: 1, b: "test" }
var bb interface{} = A { a: 1, b: "test" }
var cc interface{} = A { a: 2, b: "test" }

fmt.Println(aa == bb) // true
fmt.Println(aa == cc) // false

var dd interface{} = &A { a: 1, b: "test" }
var ee interface{} = &A { a: 1, b: "test" }
fmt.Println(dd == ee) // false

aa
和 bb
动态类型相同（都是 A
），动态值也相同（结构体 A
，见上面复合类型的比较规则），故两者相等。

aa
和 cc
动态类型相同，动态值不同，故两者不等。

dd
和 ee
动态类型相同（都是 *A
），动态值使用指针（引用）类型的比较，由于不是指向同一个地址，故不等。
注意：

如果接口的动态值不可比较，强行比较会 panic
！！！ 

var a interface{} = []int{1, 2, 3, 4}
var b interface{} = []int{1, 2, 3, 4}
// panic: runtime error: comparing uncomparable type []int
fmt.Println(a == b)

a
和 b
的动态值是切片类型，而切片类型不可比较，所以 a == b
会 panic
。

接口值的比较不要求接口类型（注意不是动态类型）完全相同，只要一个接口可以转化为另一个就可以比较。例如：

var f *os.File

var r io.Reader = f
var rc io.ReadCloser = f
fmt.Println(r == rc) // true

var w io.Writer = f
// invalid operation: r == w (mismatched types io.Reader and io.Writer)
fmt.Println(r == w)

r
的类型为 io.Reader
接口， rc
的类型为 io.ReadCloser
接口。查看源码， io.ReadCloser
的定义如下： 

type ReadCloser interface {
    Reader
    Closer
}

io.ReadCloser
可转化为 io.Reader
，故两者可比较。

而 io.Writer
不可转化为 io.Reader
，编译报错。

使用 type
定义的类型

使用 type
可以基于现有类型定义新的类型。新类型会根据它们的底层类型来比较。例如： 

type myint int
var a myint = 10
var b myint = 20
var c myint = 10
fmt.Println(a == b) // false
fmt.Println(a == c) // true

type arr4 [4]int
var aa arr4 = [4]int{1, 2, 3, 4}
var bb arr4 = [4]int{1, 2, 3, 4}
var cc arr4 = [4]int{1, 2, 3, 5}
fmt.Println(aa == bb)
fmt.Println(aa == cc)

myint
根据底层类型 int
来比较。

arr4
根据底层类型 [4]int
来比较。

不可比较性

前面说过，golang 中的切片类型是不可比较的。所有含有切片的类型都是不可比较的。例如：

  • 数组元素是切片类型。
  • 结构体有切片类型的字段。
  • 指针指向的是切片类型。

不可比较性会传递，如果一个结构体由于含有切片字段不可比较，那么将它作为元素的数组不可比较，将它作为字段类型的结构体不可比较。

谈谈 map

由于 map
的 key
是使用 ==
来判等的，所以所有不可比较的类型都不能作为 map
的 key
。例如： 

// invalid map key type []int
m1 := make(map[[]int]int)

type A struct {
    a []int
    b string
}
// invalid map key type A
m2 := make(map[A]int)

由于切片类型不可比较，不能作为 map
的 key
，编译时 m1 := make(map[[]int]int)
报错。

由于结构体 A
含有切片字段，不可比较，不能作为 map
的 key
，编译报错。

总结

本文详尽介绍了 golang 中 ==
操作的细节，希望能对大家有所帮助。

参考

  1. Go程序设计语言

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