Go 每日一库之 govaluate

简介

今天我们介绍一个比较好玩的库 govaluate 。 govaluate 与 JavaScript 中的 eval 功能类似，用于计算任意表达式的值。此类功能函数在 JavaScript/Python 等动态语言中比较常见。 govaluate 让 Go 这个编译型语言也有了这个能力！

快速使用

先安装：

$ go get github.com/Knetic/govaluate

后使用：

package mainimport (  "fmt"  "log"  "github.com/Knetic/govaluate")func main() {  expr, err := govaluate.NewEvaluableExpression("10 > 0")  if err != nil {    log.Fatal("syntax error:", err)  }  result, err := expr.Evaluate(nil)  if err != nil {    log.Fatal("evaluate error:", err)  }  fmt.Println(result)}

使用 govaluate 计算表达式只需要两步：

• 调用 NewEvaluableExpression() 将表达式转为一个 表达式对象 ；
• 调用表达式对象的 Evaluate 方法，传入参数，返回表达式的值。

上面演示了一个很简单的例子，我们使用 govaluate 计算 10 > 0 的值，该表达式不需要参数，故传给 Evaluate() 方法 nil 值。当然，这个例子并不实用，显然我们直接在代码中计算 10 > 0 更简单。但问题是，有些时候我们并不知道需要计算的表达式的所有信息，甚至我们都不知道表达式的结构。这时 govaluate 的作用就体现出来了。

参数

govaluate 支持在表达式中使用参数，调用表达式对象的 Evaluate() 方法时通过 map[string]interface{} 类型将参数传入计算。其中 map 的键为参数名，值为参数值。例如：

func main() {  expr, _ := govaluate.NewEvaluableExpression("foo > 0")  parameters := make(map[string]interface{})  parameters["foo"] = -1  result, _ := expr.Evaluate(parameters)  fmt.Println(result)  expr, _ = govaluate.NewEvaluableExpression("(requests_made * requests_succeeded / 100) >= 90")  parameters = make(map[string]interface{})  parameters["requests_made"] = 100  parameters["requests_succeeded"] = 80  result, _ = expr.Evaluate(parameters)  fmt.Println(result)  expr, _ = govaluate.NewEvaluableExpression("(mem_used / total_mem) * 100")  parameters = make(map[string]interface{})  parameters["total_mem"] = 1024  parameters["mem_used"] = 512  result, _ = expr.Evaluate(parameters)  fmt.Println(result)}

第一个表达式中，我们想要计算 foo > 0 的结果，在传入参数中将 foo 设置为 -1，最终输出 false 。

第二个表达式中，我们想要计算 (requests_made * requests_succeeded / 100) >= 90 的值，在参数中设置 requests_made 为 100， requests_succeeded 为 80，结果为 true 。

上面两个表达式都返回 bool 结果，第三个表达式返回一个浮点数。 (mem_used / total_mem) * 100 根据传入的总内存 total_mem 和当前使用内存 mem_used ，返回内存占用百分比，结果为 50。

命名

使用 govaluate 与直接编写 Go 代码不同，在 Go 代码中标识符中不能出现 - 、 + 、 $ 等符号。 govaluate 可以通过转义使用这些符号。有两种转义方式：

• 将名称用 [ 和 ] 包裹起来，例如 [response-time] ；
• 使用 \ 将紧接着 下一个 的字符转义。

例如：

func main() {  expr, _ := govaluate.NewEvaluableExpression("[response-time] < 100")  parameters := make(map[string]interface{})  parameters["response-time"] = 80  result, _ := expr.Evaluate(parameters)  fmt.Println(result)  expr, _ = govaluate.NewEvaluableExpression("response\\-time < 100")  parameters = make(map[string]interface{})  parameters["response-time"] = 80  result, _ = expr.Evaluate(parameters)  fmt.Println(result)}

注意一点，因为在字符串中 \ 本身就是需要转义的，所以在第二个表达式中要使用 \\ 。或者可以使用

response\-time` < 100

一次“编译”多次运行

使用带参数的表达式，我们可以实现一个表达式的一次“编译”，多次运行。只需要使用编译返回的表达式对象即可，可多次调用其 Evaluate() 方法：

func main() {  expr, _ := govaluate.NewEvaluableExpression("a + b")  parameters := make(map[string]interface{})  parameters["a"] = 1  parameters["b"] = 2  result, _ := expr.Evaluate(parameters)  fmt.Println(result)  parameters = make(map[string]interface{})  parameters["a"] = 10  parameters["b"] = 20  result, _ = expr.Evaluate(parameters)  fmt.Println(result)}

第一次运行，传入参数 a = 1, b = 2 得到结果 3；第二次运行，传入参数 a = 10, b = 20 得到结果 30。

函数

如果仅仅能进行常规的算数和逻辑运算， govaluate 的功能会大打折扣。 govaluate 提供了自定义函数的功能。所有自定义函数需要先定义好，存入一个 map[string]govaluate.ExpressionFunction 变量中，然后调用 govaluate.NewEvaluableExpressionWithFunctions() 生成表达式，此表达式中就可以使用这些函数了。自定义函数类型为 func (args ...interface{}) (interface{}, error) ，如果函数返回错误，则这个表达式求值返回错误。

func main() {  functions := map[string]govaluate.ExpressionFunction{    "strlen": func(args ...interface{}) (interface{}, error) {      length := len(args[0].(string))      return length, nil    },  }  exprString := "strlen('teststring')"  expr, _ := govaluate.NewEvaluableExpressionWithFunctions(exprString, functions)  result, _ := expr.Evaluate(nil)  fmt.Println(result)}

上面例子中，我们定义一个函数 strlen 计算第一个参数的字符串长度。表达式 strlen('teststring') 调用 strlen 函数返回字符串 teststring 的长度。

函数可以接受任意数量的参数，而且可以处理嵌套函数调用的问题。所以可以写出类似下面这种复杂的表达式：

sqrt(x1 ** y1, x2 ** y2)max(someValue, abs(anotherValue), 10 * lastValue)

访问器

在 Go 语言中，访问器（ Accessors ）就是通过 . 操作访问结构中的字段。如果传入的参数中有结构体类型， govaluate 也支持使用 . 访问其内部字段或调用它们的方法：

type User struct {  FirstName string  LastName  string  Age       int}func (u User) Fullname() string {  return u.FirstName + " " + u.LastName}func main() {  u := User{FirstName: "li", LastName: "dajun", Age: 18}  parameters := make(map[string]interface{})  parameters["u"] = u  expr, _ := govaluate.NewEvaluableExpression("u.Fullname()")  result, _ := expr.Evaluate(parameters)  fmt.Println("user", result)  expr, _ = govaluate.NewEvaluableExpression("u.Age > 18")  result, _ = expr.Evaluate(parameters)  fmt.Println("age > 18?", result)}

在上面代码中，我们定义了一个 User 结构，并为它编写了一个 Fullname() 方法。第一个表达式中，我们调用 u.Fullname() 返回全名，第二个表达式比较年龄是否大于 18。

需要注意的一点是，我们不能使用 foo.SomeMap['key'] 的方式访问 map 的值。由于访问器涉及到很多反射，所以它一般比直接使用参数慢 4 倍左右。如果能使用参数的形式，尽量使用参数。在上面的例子中，我们可以直接调用 u.Fullname() ，将结果作为参数传给表达式求值。涉及到复杂的计算可以通过自定义函数来解决。我们还可以实现 govaluate.Parameter 接口，对于表达式中使用的未知参数， govaluate 会自动调用其 Get() 方法获取：

// src/github.com/Knetic/govaluate/parameters.gotype Parameters interface {  Get(name string) (interface{}, error)}

例如，我们可以让 User 实现 Parameter 接口：

type User struct {  FirstName string  LastName  string  Age       int}func (u User) Get(name string) (interface{}, error) {  if name == "FullName" {    return u.FirstName + " " + u.LastName, nil  }  return nil, errors.New("unsupported field " + name)}func main() {  u := User{FirstName: "li", LastName: "dajun", Age: 18}  expr, _ := govaluate.NewEvaluableExpression("FullName")  result, _ := expr.Eval(u)  fmt.Println("user", result)}

表达式对象实际上有两个方法，一个是我们前面用的 Evaluate() ，这个方法接受一个 map[string]interface{} 参数。另一个就是我们在这个例子中使用的 Eval() 方法，该方法接受一个 Parameter 接口。实际上，在 Evaluate() 实现内部也是调用的 Eval() 方法：

// src/github.com/Knetic/govaluate/EvaluableExpression.gofunc (this EvaluableExpression) Evaluate(parameters map[string]interface{}) (interface{}, error) {  if parameters == nil {    return this.Eval(nil)  }  return this.Eval(MapParameters(parameters))}

在表达式计算时，未知的参数都需要调用 Parameter 的 Get() 方法获取。上面的例子中我们直接使用 FullName 就可以调用 u.Get() 方法返回全名。

支持的操作和类型

govaluate 支持的操作和类型与 Go 语言有些不同。一方面 govaluate 中的类型和操作不如 Go 丰富，另一方面 govaluate 也对一些操作进行了扩展。

算数、比较和逻辑运算：

• + - / * & | ^ ** % >> << ：加减乘除，按位与，按位或，异或，乘方，取模，左移和右移；
• > >= < <= == != =~ !~ ： =~ 为正则匹配， !~ 为正则不匹配；
• || && ：逻辑或和逻辑与。

常量：

• 数字常量， govaluate 中将数字都作为 64 位浮点数处理；
• 字符串常量，注意在 govaluate 中，字符串用单引号 ' ；
• 日期时间常量，格式与字符串相同， govaluate 会尝试自动解析字符串是否是日期 ，只支持 RFC3339、ISO8601等有限的格式；
• 布尔常量： true 、 false 。

其他：

• 圆括号可以改变计算优先级；
• 数组定义在 () 中，每个元素之间用 , 分隔，可以支持任意的元素类型，如 (1, 2, 'foo') 。实际上在 govaluate 中数组是用 []interface{} 来表示的；
• 三目运算符： ? : 。

在下面代码中， govaluate 会先将 2014-01-02 和 2014-01-01 23:59:59 转为 time.Time 类型，然后再比较大小：

func main() {  expr, _ := govaluate.NewEvaluableExpression("'2014-01-02' > '2014-01-01 23:59:59'")  result, _ := expr.Evaluate(nil)  fmt.Println(result)}

错误处理

在上面的例子中，我们刻意忽略了错误处理。实际上， govaluate 在创建表达式对象和表达式求值这两个操作中都可能产生错误。在生成表达式对象时，如果表达式有语法错误，则返回错误。表达式求值，如果传入的参数不合法，或者某些参数缺失，或者访问结构体中不存在的字段都会报错。

func main() {  exprString := `>>>`  expr, err := govaluate.NewEvaluableExpression(exprString)  if err != nil {    log.Fatal("syntax error:", err)  }  result, err := expr.Evaluate(nil)  if err != nil {    log.Fatal("evaluate error:", err)  }  fmt.Println(result)}

我们可以依次修改表达式字符串，验证各种错误，首先是 >>> ：

2020/04/01 22:31:59 syntax error:Invalid token: '>>>'

然后我们将其修改为 foo > 0 ，但是我们没有传入参数 foo ，执行失败：

2020/04/01 22:33:07 evaluate error:No parameter 'foo' found.

其他错误可以自行验证。

总结

govaluate 虽然支持的操作和类型有限，也能实现比较有意思的功能。例如，可以写一个 Web 服务，由用户自己编写表达式，设置参数，服务器算出结果。

大家如果发现好玩、好用的 Go 语言库，欢迎到 Go 每日一库 GitHub 上提交 issue:smile:

参考

1. govaluate GitHub： https://github.com/Knetic/govaluate
2. Go 每日一库 GitHub： https://github.com/darjun/go-daily-lib

我

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