golang類型推斷與隱式類型轉(zhuǎn)換
前言
golang類型推斷可以省略類型,像寫動(dòng)態(tài)語言代碼一樣,讓編程變得更加簡單,同時(shí)也保留了靜態(tài)類型的安全性。 類型推斷往往也伴隨著類型的隱式轉(zhuǎn)換,二者均與golang的編譯器有關(guān)。在了解了golang的類型推斷與隱式類型轉(zhuǎn)換原理后,將對(duì)如下問題信手拈來——下述代碼能通過編譯嗎?b的值是什么類型?
// eg.1 a := 1.1 b := 1 + a // eg.2 a := 1 b := 1.1 + a // eg.3 a1 := 1 a2 := 1.1 b := a1 + a2 // eg.4 const b = 3 * 0.333 // eg.5 const a int = 1.0 const b = a * 0.333 // eg.6 const a = 1.0/3 b := &a
要弄清楚上述示例,在了解變量類型推斷之前,最好先了解常量的隱式類型轉(zhuǎn)換。
一、常量的隱式類型轉(zhuǎn)換
1.常量的聲明
未命名常量只在編譯期間存在,不會(huì)存儲(chǔ)在內(nèi)存中;而命名常量存在于內(nèi)存靜態(tài)區(qū),不允許修改。
考慮如下代碼:
const k = 5
5
就是未命名常量,而k
即為命名常量,當(dāng)編譯后k
的值為5,而等號(hào)右邊的5不再存在。
常量不允許取址。
const k = 5 addr := &k // invalid operation: cannot take address of k (untyped int constant 5)
2.常量的類型轉(zhuǎn)換
兼容的類型可以進(jìn)行隱式轉(zhuǎn)換。例如:
const c int = 123 const c int = 123.0 const c int = 123.1 // cannot use 123.1 (untyped float constant) as int value in constant declaration (truncated) const c float64 = 123.0 const c float64 = 123
運(yùn)算中的隱式轉(zhuǎn)換
例如:
const c = 1/2 // 1和2類型相同,無隱式轉(zhuǎn)換發(fā)生 const c = 1/2.0 // 整數(shù)優(yōu)先轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)1.0, c的結(jié)果為0.5(float64) const a int = 1 const c = a * 1.1 // *左邊的a是已定義類型的常量,因此1.1將被轉(zhuǎn)換為int,但浮點(diǎn)數(shù)1.1與整形不兼容,無法進(jìn)行轉(zhuǎn)換,因此編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò) // (untyped float constant) truncated to int
- 除位運(yùn)算、未定義常量外,運(yùn)算符兩邊的操作數(shù)類型必須相同
- 如果運(yùn)算符兩邊是不同類型的未定義常量(untyped constant),則隱式轉(zhuǎn)換的優(yōu)先級(jí)為:
- 整數(shù)(int) <符文數(shù)(rune)<浮點(diǎn)數(shù)(float)<復(fù)數(shù)(Imag)
基于上述說明,前言中的示例4、5、6均可迎刃而解。
3.隱式轉(zhuǎn)換的原理
常量隱式轉(zhuǎn)換的統(tǒng)一在編譯時(shí)的類型檢查階段完成。通過defaultlit2
函數(shù)進(jìn)行處理。其中,l和r
分別代表運(yùn)算符左右兩邊的節(jié)點(diǎn)。
// go/src/cmd/compile/internal/typecheck/const.go func defaultlit2(l ir.Node, r ir.Node, force bool) (ir.Node, ir.Node) { if l.Type() == nil || r.Type() == nil { return l, r } if !l.Type().IsInterface() && !r.Type().IsInterface() { // Can't mix bool with non-bool, string with non-string. if l.Type().IsBoolean() != r.Type().IsBoolean() { return l, r } if l.Type().IsString() != r.Type().IsString() { return l, r } } if !l.Type().IsUntyped() { r = convlit(r, l.Type()) return l, r } if !r.Type().IsUntyped() { l = convlit(l, r.Type()) return l, r } if !force { return l, r } // Can't mix nil with anything untyped. if ir.IsNil(l) || ir.IsNil(r) { return l, r } t := defaultType(mixUntyped(l.Type(), r.Type())) l = convlit(l, t) r = convlit(r, t) return l, r }
從源代碼中可以看到,如果左右兩邊均不是接口類型,那么:
bool
型不能與非bool
型進(jìn)行轉(zhuǎn)換,即
c := true + 12 // 錯(cuò)誤
string
型不能與非string
型進(jìn)行轉(zhuǎn)換, 即
c := "123" + 12 // 錯(cuò)誤
nil
不能與任意未定義類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換,即
c := nil + 12 // 錯(cuò)誤
如果操作符左邊的節(jié)點(diǎn)有定義類型,則將操作符右邊的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為左邊節(jié)點(diǎn)的類型,即
const a int = 1 const b int = 1.0 const c = a + 1.0 // 1.0轉(zhuǎn)換為a的類型int const c = a + b // b的類型已經(jīng)在前面轉(zhuǎn)換為int
如果操作符左邊的節(jié)點(diǎn)為未命名常量,而右邊的節(jié)點(diǎn)有定義類型,則將左邊節(jié)點(diǎn)的類型轉(zhuǎn)換為右邊節(jié)點(diǎn)的類型,即
const a int = 1 const c = 1.0 + a // 1.0轉(zhuǎn)換為a的類型int
綜上所述,可以得出:
任何時(shí)候,已定義類型的常量都不會(huì)發(fā)生類型轉(zhuǎn)換。換言之,編譯器不允許對(duì)變量標(biāo)識(shí)符引用的值進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。即無關(guān)優(yōu)先級(jí),下述c=xx代碼中的a、b
均不會(huì)發(fā)生類型轉(zhuǎn)換,只能是為定義類型的常量1.0
轉(zhuǎn)換為a、b
的類型。
const a int = 1 const b int = 1.0 const c = a + 1.0 const c = a + b const c = 1.0 + b
二、變量的類型推斷
golang使用特殊的操作符":="用于變量的類型推斷,且其只能作用于函數(shù)或方法體內(nèi)部。
操作符":="在《go語言實(shí)戰(zhàn)》中有個(gè)名字叫“短變量聲明操作符”
初識(shí)go語言的人總是會(huì)有疑問,下面三個(gè)語句有啥差別:
a := 123 var a = 123 var a int = 123.0
從結(jié)果上來說,上述三個(gè)語句是等效的。但編譯階段的執(zhí)行細(xì)節(jié)是不同的。
1.類型推斷的原理
編譯器的執(zhí)行過程為:詞法(token)解析->語法(syntax)分析->抽象語法樹(ast)構(gòu)建->類型檢查->生成中間代碼->代碼優(yōu)化->生成機(jī)器碼。
類型推斷發(fā)生于前四個(gè)階段,即詞法(token)解析->語法(syntax)分析->抽象語法樹(ast)構(gòu)建->類型檢查為例:
在詞法解析階段, 會(huì)將賦值語句右邊的常量123
解析為一個(gè)未定義的類型,稱為未定義常量。編譯器會(huì)逐個(gè)讀取該常量的UTF-8字符,首個(gè)字符為"的則為字符串,首個(gè)字符為'0'-'9'的則為數(shù)字, 數(shù)字中包含"."號(hào)的則為浮點(diǎn)數(shù)。
// go/src/cmd/compile/internal/syntax/scanner.go func (s *scanner) next() { ... switch s.ch { case '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9': s.number(false) case '"': s.stdString() case '`': s.rawString() case '\'': s.rune() ... } }
在語法分析階段,會(huì)對(duì)解析的詞進(jìn)行具體的語法分析。例如上述s.number(false)
就是依次掃描123
三個(gè)符文(rune)然后按照無小數(shù)點(diǎn)的數(shù)字來做具體分析。
當(dāng)無小數(shù)點(diǎn)符號(hào).
時(shí),如果首字符為'0', 則掃描下一位字符,'x'、'o'、'b'分別代表我們寫的代碼表示的是十六進(jìn)制、八進(jìn)制及二進(jìn)制數(shù)字。當(dāng)首字符不是'0'時(shí),每一位字符均作為十進(jìn)制數(shù)字進(jìn)行處理。
當(dāng)有小數(shù)點(diǎn)時(shí)(seenPoint=true
),每一位字符均作為十進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)字面類型處理(FloatLit
)
// go/src/cmd/compile/internal/syntax/scanner.go func (s *scanner) number(seenPoint bool) { ... base := 10 // number base ... // integer part if !seenPoint { if s.ch == '0' { s.nextch() switch lower(s.ch) { case 'x': s.nextch() base, prefix = 16, 'x' case 'o': s.nextch() base, prefix = 8, 'o' case 'b': s.nextch() base, prefix = 2, 'b' default: base, prefix = 8, '0' digsep = 1 // leading 0 } digsep |= s.digits(base, &invalid) ... } ... } // fractional part if seenPoint { kind = FloatLit digsep |= s.digits(base, &invalid) } ... }
最后a := 123
整個(gè)語句會(huì)被解析為一個(gè)賦值語句AssignStmt
,通過如下結(jié)構(gòu)體進(jìn)行表示:
// go/src/cmd/compile/internal/syntax/nodes.go type ( ... AssignStmt struct { Op Operator // 0 means no operation Lhs, Rhs Expr // Rhs == nil means Lhs++ (Op == Add) or Lhs-- (Op == Sub) simpleStmt } ... )
基于語法分析的結(jié)果,整個(gè)代碼結(jié)構(gòu)會(huì)被構(gòu)建為一顆抽象語法樹(ast)。抽象語法樹是go編譯器的中間結(jié)果ir(intermediate representation)
,賦值語句AssignStmt
會(huì)被構(gòu)建為ir.AssignStmt
,:=
符號(hào)兩邊的字符被構(gòu)建為節(jié)點(diǎn)ir.Node
。
// go/src/cmd/compile/internal/ir/node.go // An AssignStmt is a simple assignment statement: X = Y. // If Def is true, the assignment is a :=. type AssignStmt struct { miniStmt X Node Def bool Y Node } // A Node is the abstract interface to an IR node. type Node interface { ... // Source position. Pos() src.XPos SetPos(x src.XPos) ... // Fields specific to certain Ops only. Type() *types.Type SetType(t *types.Type) Val() constant.Value SetVal(v constant.Value) ... // Typecheck values: // 0 means the node is not typechecked // 1 means the node is completely typechecked // 2 means typechecking of the node is in progress // 3 means the node has its type from types2, but may need transformation Typecheck() uint8 SetTypecheck(x uint8) }
最后,編譯器會(huì)對(duì)抽象語法樹的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行類型檢查(typecheck)。檢查的過程中,會(huì)將右邊的節(jié)點(diǎn)rhs
的類型r.Type()
賦值給左邊的節(jié)點(diǎn)lhs
,因此最終變量a的類型(Kind)即為123
的類型,為整型(types.TINT, go/src/cmd/compile/internal/types/type.go)。
// go/src/cmd/compile/internal/typecheck/stmt.go // type check assignment. // if this assignment is the definition of a var on the left side, // fill in the var's type. func tcAssign(n *ir.AssignStmt) { ... lhs, rhs := []ir.Node{n.X}, []ir.Node{n.Y} assign(n, lhs, rhs) ... } func assign(stmt ir.Node, lhs, rhs []ir.Node) { ... assignType := func(i int, typ *types.Type) { checkLHS(i, typ) if typ != nil { checkassignto(typ, lhs[i]) } } ... assignType(0, r.Type()) ... }
// go/src/cmd/compile/internal/typecheck/typecheck.go func checkassignto(src *types.Type, dst ir.Node) { ... if op, why := Assignop(src, dst.Type()); op == ir.OXXX { base.Errorf("cannot assign %v to %L in multiple assignment%s", src, dst, why) return } }
三、類型推斷示例分析
根據(jù)上述原理,再看這三個(gè)表達(dá)式有何編譯的執(zhí)行過程有何不同:
a := 123 var a = 123 var a int = 123.0
a := 123
會(huì)顯式的觸發(fā)類型推斷,編譯器解析右邊的每一個(gè)字符為十進(jìn)制數(shù)字(IntLit),然后構(gòu)建為一個(gè)整型節(jié)點(diǎn),在類型檢查的時(shí)候,將其類型賦值給左邊的節(jié)點(diǎn)變量a
。
由于var a = 123
左邊的a
未顯式指定其類型,因此仍然會(huì)觸發(fā)類型推斷,ir.AssignStmt.Def=false
,過程同上,依然在類型檢查的時(shí)候,將123
的類型賦值給左邊的a
。
對(duì)于var a int = 123.0
, 由于123.0
包含小數(shù)點(diǎn)'.',編譯器解析右邊的每一個(gè)字符為十進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)(FloatLit),由于賦值操作符=
左邊顯式定義了a
的類型為int
, 因此在類型檢查階段,右邊的123.0
會(huì)發(fā)生隱式類型轉(zhuǎn)換,因?yàn)轭愋图嫒?,?huì)轉(zhuǎn)換為整型123
。因此對(duì)于顯式指定類型的表達(dá)式不會(huì)發(fā)生類型推斷。
同理,結(jié)合類型轉(zhuǎn)換的原理,前言中的示例1、2、3便可迎刃而解。
總結(jié)
- 常量不允許取址。
- 運(yùn)算符兩邊的操作數(shù)類型必須相同。
- 如果運(yùn)算符兩邊是不同類型的未定義常量(untyped constant),則會(huì)發(fā)生隱式轉(zhuǎn)換,且轉(zhuǎn)換的優(yōu)先級(jí)為:
- 整數(shù)(int) <符文數(shù)(rune)<浮點(diǎn)數(shù)(float)<復(fù)數(shù)(Imag)。
- 如果運(yùn)算符的某一邊是已定義類型常量(變量標(biāo)識(shí)符),則該已定義類型的常量任何時(shí)候都不會(huì)發(fā)生類型轉(zhuǎn)換。因?yàn)?strong>編譯器不允許對(duì)變量標(biāo)識(shí)符引用的值進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。
:=
會(huì)顯式的觸發(fā)類型推斷,其只能作用于函數(shù)或方法體內(nèi)。- 不指定類型的
var
變量聲明,也會(huì)觸發(fā)類型推斷,可聲明于局部也可聲明在全局。 - 指定類型的
var
變量聲明,不會(huì)觸發(fā)類型推斷(因?yàn)轭愋鸵呀?jīng)顯式指定了),但有可能發(fā)生類型隱式轉(zhuǎn)換。
到此這篇關(guān)于golang類型推斷與隱式類型轉(zhuǎn)換的文章就介紹到這了,更多相關(guān)golang類型轉(zhuǎn)換內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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