前言

gofmt 是 Go 語(yǔ)言官方提供的一個(gè)工具，用于自動(dòng)格式化 Go 源代碼，使其符合 Go 語(yǔ)言的官方編碼風(fēng)格。其實(shí)現(xiàn)原理大致可以分為以下幾個(gè)步驟：

• 讀取和解析源代碼：gofmt 首先讀取指定的 Go 源代碼文件或目錄。對(duì)于目錄，它會(huì)遞歸地查找所有的 .go 文件。然后，它使用 Go 語(yǔ)言的解析庫(kù)（如 go/parser 和 go/token）來(lái)解析源代碼，并構(gòu)建出一個(gè)抽象語(yǔ)法樹（AST）。

• 遍歷抽象語(yǔ)法樹（AST）：一旦源代碼被解析成 AST，gofmt 會(huì)遍歷這棵樹。這個(gè)過(guò)程中，它會(huì)識(shí)別和修改樹中的節(jié)點(diǎn)，以便按照 Go 語(yǔ)言的格式化規(guī)則調(diào)整代碼的格式。這包括調(diào)整縮進(jìn)、空格、換行符等。

• 格式化規(guī)則應(yīng)用：gofmt 通過(guò)內(nèi)置的一系列格式化規(guī)則來(lái)調(diào)整和優(yōu)化代碼的布局。這些規(guī)則涵蓋了從基本的縮進(jìn)和行長(zhǎng)度控制到更復(fù)雜的代碼結(jié)構(gòu)對(duì)齊等方面。gofmt 的目標(biāo)是保持代碼風(fēng)格的一致性，以提高代碼的可讀性和維護(hù)性。

• 生成和輸出格式化后的代碼：遍歷和修改 AST 后，gofmt 將根據(jù)修改后的 AST 生成格式化后的源代碼。這一步是通過(guò) AST 的序列化完成的，即將 AST 轉(zhuǎn)換回 Go 語(yǔ)言源代碼的文本表示。

• 覆蓋原始文件或輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出：默認(rèn)情況下，gofmt 會(huì)將格式化后的代碼輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出（屏幕）。如果指定了 -w（write）選項(xiàng)，gofmt 會(huì)將格式化后的代碼寫回原始文件，替換掉原來(lái)的內(nèi)容。還有其他選項(xiàng)可以用來(lái)控制輸出，例如 -d 選項(xiàng)會(huì)顯示格式化前后的差異。

gofmt 的設(shè)計(jì)哲學(xué)是“無(wú)需配置”，旨在為 Go 社區(qū)提供一個(gè)統(tǒng)一的代碼格式標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)自動(dòng)格式化代碼，gofmt 減少了代碼審查中關(guān)于風(fēng)格的討論，使開發(fā)者可以更專注于代碼的邏輯和功能上。

源碼分析

以目前最新的go穩(wěn)定版1.22.1為例，gofmt庫(kù)的源碼文件如下所示，共計(jì)8個(gè)文件和一個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)文件夾：

調(diào)用流程

我們先來(lái)預(yù)覽下gofmt庫(kù)的函數(shù)調(diào)用流程圖

源碼處窺

下面我們通過(guò)閱讀源碼直觀的感受下gofmt究竟是怎么工作的。

gofmt.go則是gofmt庫(kù)的核心，也是它的入口，所以我們從這個(gè)文件開始看起。 在該文件開頭可以看到gofmt的flag定義：

入口函數(shù)在358行，在370行又調(diào)用了真正負(fù)責(zé)格式化處理流程的gofmtMain：

gofmtMain中的關(guān)鍵函數(shù)是processFile，不過(guò)它的運(yùn)行需要依賴當(dāng)前文件中的initParserMode()以及rewrite.go中的initRewrite()

這兩個(gè)init函數(shù)我們按下不表，因?yàn)樗麄儾皇俏覀儽疚牡闹攸c(diǎn)，有興趣的同學(xué)可以按圖索驥自行查看其實(shí)現(xiàn)。我們回到processFile函數(shù)，繼續(xù)查看其核心執(zhí)行邏輯。

processFile讀取文件后，調(diào)用internal.go中的parse函數(shù)進(jìn)行語(yǔ)法解析，然后依賴simplify.go中的simplify生成抽象語(yǔ)法樹。在這兩個(gè)文件中我們終于看到【大致流程】中提到的go/parser 和 go/token兩個(gè)關(guān)鍵庫(kù)，其實(shí)另外一個(gè)go/ast也很重要，它主要負(fù)責(zé)抽象語(yǔ)法樹相關(guān)的工作。

gofmt.go重點(diǎn)依賴的庫(kù)

go/token

功能作用：go/token 包定義了 Go 語(yǔ)言的詞法標(biāo)記（tokens）及其位置信息（文件位置）。它為語(yǔ)法分析和 AST 構(gòu)建提供基礎(chǔ)設(shè)施，包括標(biāo)識(shí)符、關(guān)鍵字、文本位置等的表示。

應(yīng)用場(chǎng)景：這個(gè)包通常與 go/parser 和 go/ast 結(jié)合使用，用于實(shí)現(xiàn)對(duì) Go 代碼的詞法分析和位置追蹤。應(yīng)用場(chǎng)景包括編譯器開發(fā)、代碼分析工具、代碼格式化工具等，任何需要精確控制和了解代碼結(jié)構(gòu)及元素位置的場(chǎng)合。

go/ast

功能作用：go/ast 包提供了構(gòu)造和操作 Go 語(yǔ)言源代碼的抽象語(yǔ)法樹（AST）的能力。AST 是源代碼的樹狀結(jié)構(gòu)表示，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表代碼的一部分，比如表達(dá)式、語(yǔ)句或聲明。

應(yīng)用場(chǎng)景：它主要用于開發(fā)需要分析、檢查、修改或生成 Go 代碼的工具，如靜態(tài)分析工具、代碼格式化程序、重構(gòu)工具等。

go/parser

功能作用：go/parser 包負(fù)責(zé)解析 Go 源代碼文件，將其轉(zhuǎn)化為 AST（抽象語(yǔ)法樹）。它提供了解析 Go 代碼的接口和功能，可以從文件、字符串等輸入源解析 Go 代碼。

應(yīng)用場(chǎng)景：用于需要讀取和解析 Go 源代碼的場(chǎng)合，比如編寫代碼編輯器的語(yǔ)法高亮功能、靜態(tài)代碼分析、文檔生成工具等。

format函數(shù)

通過(guò)閱讀processFile源碼我們了解到，當(dāng)源碼被解析為AST后，gofmt執(zhí)行了一個(gè)format函數(shù)來(lái)生成格式化后的結(jié)果。

res, err := format(fileSet, file, sourceAdj, indentAdj, src, printer.Config{Mode: printerMode, Tabwidth: tabWidth})
if err != nil {
    return err
}

internal.go中放置了fotmat函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。

其實(shí)format函數(shù)才是gofmt真正發(fā)揮威力的地方，畢竟讀文件、解析文件、生成語(yǔ)法樹、寫文件這些工作都是調(diào)用的別的庫(kù)，而format才是它自己實(shí)打?qū)崒?shí)現(xiàn)的，我添加了詳細(xì)的中文注釋。

// format函數(shù)用于格式化給定的包文件，該文件最初從src獲得，
// 并基于原始源代碼通過(guò)sourceAdj和indentAdj進(jìn)行結(jié)果調(diào)整。
func format(
    fset *token.FileSet, // 文件集，用于存儲(chǔ)和處理文件的位置信息
    file *ast.File, // 抽象語(yǔ)法樹表示的文件
    sourceAdj func(src []byte, indent int) []byte, // 調(diào)整源代碼的函數(shù)
    indentAdj int, // 縮進(jìn)調(diào)整量
    src []byte, // 原始源代碼
    cfg printer.Config, // 打印配置，控制輸出格式
) ([]byte, error) {
    if sourceAdj == nil {
        // 如果沒(méi)有提供sourceAdj函數(shù)，則處理完整的源文件
        var buf bytes.Buffer // 創(chuàng)建一個(gè)緩沖區(qū)來(lái)存儲(chǔ)格式化后的代碼
        err := cfg.Fprint(&buf, fset, file) // 將格式化后的文件輸出到緩沖區(qū)
        if err != nil {
            return nil, err // 如果發(fā)生錯(cuò)誤，返回錯(cuò)誤
        }
        return buf.Bytes(), nil // 返回緩沖區(qū)中的字節(jié)切片
    }

    // 處理部分源文件的情況
    // 確定并添加前導(dǎo)空格
    i, j := 0, 0
    for j < len(src) && isSpace(src[j]) { // 遍歷源代碼前面的空白字符
        if src[j] == '\n' {
            i = j + 1 // 更新最后一行前導(dǎo)空間的字節(jié)偏移量
        }
        j++
    }
    var res []byte // 用于存儲(chǔ)最終結(jié)果的切片
    res = append(res, src[:i]...) // 將前導(dǎo)空格添加到結(jié)果中

    // 確定并添加第一行代碼的縮進(jìn)
    // 除非沒(méi)有制表符，否則忽略空格，空格視為一個(gè)制表符
    indent := 0
    hasSpace := false
    for _, b := range src[i:j] {
        switch b {
        case ' ':
            hasSpace = true
        case '\t':
            indent++ // 統(tǒng)計(jì)制表符數(shù)量作為縮進(jìn)量
        }
    }
    if indent == 0 && hasSpace {
        indent = 1 // 如果沒(méi)有制表符但有空格，則將縮進(jìn)設(shè)置為1
    }
    for i := 0; i < indent; i++ {
        res = append(res, '\t') // 將縮進(jìn)添加到結(jié)果中
    }

    // 格式化源代碼
    cfg.Indent = indent + indentAdj // 設(shè)置縮進(jìn)配置
    var buf bytes.Buffer
    err := cfg.Fprint(&buf, fset, file) // 將格式化的代碼寫入緩沖區(qū)，不包括前導(dǎo)和尾隨空格
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    out := sourceAdj(buf.Bytes(), cfg.Indent) // 調(diào)整格式化后的代碼

    // 如果調(diào)整后的輸出為空，則源代碼除了空白字符外是空的
    // 結(jié)果是傳入的源代碼
    if len(out) == 0 {
        return src, nil
    }

    // 否則，將輸出添加到前導(dǎo)空間后面
    res = append(res, out...)

    // 確定并添加尾隨空格
    i = len(src)
    for i > 0 && isSpace(src[i-1]) {
        i-- // 回溯以確定尾隨空格的開始位置
    }
    return append(res, src[i:]...), nil // 將尾隨空格添加到結(jié)果中并返回
}

結(jié)語(yǔ)

至此我們得已窺到gofmt的廬山真面目。

對(duì)于想要了解gofmt大體實(shí)現(xiàn)流程的同學(xué)來(lái)說(shuō)，走到這里實(shí)屬不易，您已經(jīng)超越了只是知道怎么使用gofmt的段位。

不過(guò)對(duì)于想要了解更多細(xì)節(jié)的同學(xué)來(lái)說(shuō)，越往下挖疑問(wèn)反而越多，比如:

• 用于調(diào)整源代碼的函數(shù)sourceAdj究竟是如何實(shí)現(xiàn)的？
• parser、ast、token這些包內(nèi)部又是如何實(shí)現(xiàn)的？他們應(yīng)用了哪些基礎(chǔ)算法知識(shí)？

限于篇幅，我就不在本文作答以上問(wèn)題了，我覺得能給大家?guī)?lái)思考和啟發(fā)就是最好的分享。后續(xù)如果大家對(duì)于源碼解析很感興趣，我再作進(jìn)一步的細(xì)節(jié)展開。

以上就是源碼分析Go語(yǔ)言中g(shù)ofmt實(shí)現(xiàn)原理的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Go gofmt實(shí)現(xiàn)原理的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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