Go iota 原理和源码剖析

neu 发布于2021-11-17 17:00 / 3261人阅读

摘要：本文会从书写方法使用场景实现原理以及优缺点等各方面剖析关键字。原理源码在语言代码库中，只有一句定义语句，位于内建文件中是一个预声明的标识符，它的值是。在常量声明中，作为当前代码块中的整数序数。

iota 是 Go 语言的一个保留字，用作常量计数器。由于 iota 具有自增特性，所以可以简化数字增长的常量定义。

iota 是一个具有魔法的关键字，往往令初学者难以理解其原理和使用方法。

本文会从书写方法、使用场景、实现原理以及优缺点等各方面剖析 iota 关键字。

1. 书写方法

正确写法：

const (  FirstItem = iota  SecondItem  ThirdItem)// 或者const SingleItem = iota

错误写法：

var FirstItem = iota// 或者println(iota)

iota 只能用于常量表达式，而且必须在 const 代码块中出现，不允许出现在其它位置。

2. 使用场景

iota 的主要使用场景用于枚举。Go 语言的设计原则追求极尽简化，所以没有枚举类型，没有 enum关键字。

Go 语言通常使用常量定义代替枚举类型，于是 iota 常常用于其中，用于简化代码。

例如：

package mainconst (  B  = 1 << (10 * iota) // 1 << (10*0)  KB                    // 1 << (10*1)  MB                    // 1 << (10*2)  GB                    // 1 << (10*3)  TB                    // 1 << (10*4)  PB                    // 1 << (10*5)  EB                    // 1 << (10*6)  ZB                    // 7 << (10*5))func main() {  println(B, KB, MB, GB, TB)}

输出结果：

1 1024 1048576 1073741824

我们也可以直接这样书写这段代码：

  const (    B  = 1    KB = 1024    MB = 1048576    GB = 1073741824    ...  )

两段代码对比来看，使用 iota 的代码显然简洁优雅很多。不使用 iota 的代码，对于代码洁癖者来说，简直就是一坨，不可接受。

而 Go 语言的发明者，恰恰具有代码洁癖，而且还是深度洁癖。Go 语言设计初衷之一：追求简洁优雅。

3. iota 原理

iota 源码在 Go 语言代码库中，只有一句定义语句，位于内建文件 go/src/builtin/builtin.go 中：

const iota = 0 // Untyped int.

iota 是一个预声明的标识符，它的值是 0。在 const 常量声明中，作为当前 const 代码块中的整数序数。

从 Go 语言代码库的代码看，iota 只是一个简单的整数 0，为什么能够作为常量计数器，进行常量自增呢？它的源码到底在哪里？

我们做一个小试验，就会理解其中的道理，看一段代码：

package mainconst (  FirstItem = iota  SecondItem  ThirdItem)func main() {  println(FirstItem)  println(SecondItem)  println(ThirdItem)}

非常简单，就是打印 FirstItem，SecondItem，ThirdItem。

编译上述代码：

go tool compile -N -l main.go

使用 -N -l 编译参数用于禁止内联和优化，防止编译器优化和简化代码，弄乱次序。这样便于阅读汇编代码。

导出汇编代码：

go tool objdump main.o

截取部分结果如下：

TEXT %22%22.main(SB) gofile../Users/wangzebin/test/test/main.go...main.go:10    MOVQ $0x0, 0(SP)  // 对应源码 println(FirstItem)main.go:10    CALL 0x33b [1:5]R_CALL:runtime.printint...main.go:11    MOVQ $0x1, 0(SP)  // 对应源码 println(SecondItem)main.go:11    CALL 0x357 [1:5]R_CALL:runtime.printint...main.go:11    MOVQ $0x2, 0(SP)  // 对应源码 println(ThirdItem)main.go:11    CALL 0x373 [1:5]R_CALL:runtime.printint...

编译之后，对应的常量 FirstItem、SecondItem 和 ThirdItem，分别替换为$0x0、$0x1 和 $0x2。

这说明：Go代码中定义的常量，在编译时期就会被替换为对应的常量。当然 iota，也不可避免地在编译时期，按照一定的规则，被替换为对应的常量。

所以，Go 语言源码库中是不会有 iota 源码了，它的魔法在编译时期就已经施展完毕。也就是说，解释 iota 的代码包含在 go 这个命令和其调用的组件中。

如果你要阅读它的源码，准确的说，阅读处理 iota 关键字的源码，需要到 Go 工具源码库中寻找，而不是 Go 核心源码库。

4. iota 规则

使用 iota，虽然可以书写简洁优雅的代码，但对于不熟悉规则的人来讲，又带来的很多不必要的麻烦和误解。

对于引入 iota，到底好是不好，每个人都有自己的评价。实际上，有些不常用的写法，甚至有些卖弄编写技巧的的写法，并不是设计者的初衷。

大多数情况下，我们还是使用最简单最明确的写法，iota 只是提供了一种选择而已。一个工具使用的好坏，取决于使用它的人，而不是工具本身。

以下是 iota 编译规则：

1) 依赖 const

iota 依赖于 const 关键字，每次新的 const 关键字出现时，都会让 iota 初始化为0。

const a = iota // a=0const (  b = iota     // b=0  c            // c=1)

2) 按行计数

iota 按行递增加 1。

const (  a = iota     // a=0  b            // b=1  c            // c=2)

3) 多个iota

同一 const 块出现多个 iota，只会按照行数计数，不会重新计数。

  const (    a = iota     // a=0    b = iota     // b=1    c = iota     // c=2  )

与上面的代码完全等同，b 和 c 的 iota 通常不需要写。

4) 空行处理

空行在编译时期首先会被删除，所以空行不计数。

  const (    a = iota     // a=0    b            // b=1    c            // c=2  )

5) 跳值占位

占位 "_"，它不是空行，会进行计数，起到跳值作用。

  const (    a = iota     // a=0    _            // _=1    c            // c=2  )

6) 开头插队

开头插队会进行计数。

const (    i = 3.14 // i=3.14    j = iota // j=1    k = iota // k=2    l        // l=3)

7) 中间插队

中间插队会进行计数。

const (    i = iota // i=0    j = 3.14 // j=3.14    k = iota // k=2    l        // l=3)

8) 一行多个iota

一行多个iota，分别计数。

const (    i, j = iota, iota // i=0,j=0    k, l              // k=1,l=1)

参考资料：

1. go语言编程

2. 编程宝库

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