阅读 347

一道比较运算符相关的面试题把我虐的体无完肤

来自公众号:新世界杂货铺

杂(货铺)谈

今天这篇文章相对来说比较基础,大家花几分钟时间看看,有所收获自然是最好,没有收获也就消磨几分钟时间罢了,你不亏,笔者也不亏~

前几期还是有一定难度的HTTP系列文章,今天却是画风突变讲起了基础,这当然是因为基础重要呀。正所谓万丈高楼平地起,我们夯实基础,楼才能建的高,毕竟精美的小矮楼总是很容易被高楼遮挡。嗨,扯远了,总之笔者今天写这篇文章绝对不是下面这个原因:

累呀!真的累!工作嘛?当然不是!前几期分析HTTP系列文章确实耗费了太多精力,周末连续熬夜就算是铁打的人也扛不住,所以本周只有养精蓄锐这一个目的。

杂(货铺)言

Go中的比较操作符,你真的了解吗?假如面试官问你下面输出什么,你的答案是什么?

type blankSt struct {
  a int
  _ string
}
var (
  bst1 = blankSt{1, "333"}
  bst2 = blankSt{1, "44444"}
)
fmt.Println(bst1 == bst2)
复制代码

今天,笔者总结了一份比较运算符的相关文档,助力读者夯实基础(上述答案请参考后文)。

基本定理

在Go中,比较运算符也是遵循定理的, 两条基本定理如下:

定理一:相等运算符==!=适用于具有可比性的操作数,排序运算符<<=>>=适用于可排序的操作数。

定理二:在任何比较中,至少满足一个操作数能赋值给另一个操作数类型的变量。

常见类型的比较

常见类型的比较大家都懂,在这里笔者就不详细介绍了,仅枚举一下原则加深大家的印象:

  • 布尔值是可比较的,但不可排序,即仅适用于==!=运算符。
  • 整数和浮点数是可比较的且可排序,适用于所有比较运算符。
  • 字符串的值是可比较的,且按字节排序,即比较时按字节比较大小(不理解字符串和字节切片关系的,请参考深入理解go中字符串这篇文章)。

以上即为常见类型的比较原则,下面我们结合例子逐步理解各种类型之间的比较。

不可比较的类型

在Go中,切片map,和func是不可比较的,他们仅可以和预声明表示符nil进行比较。能和nil进行比较的还有指针管道interface{}

复数之间的比较

复数可比较但不可排序,实部和虚部均相等两个复数才相等。复数仅适用==!=这两个比较运算符:

var c1 complex128 = complex(1, 2) // 1+2i
var c2 complex128 = complex(3, 4) // 3+4i
fmt.Println(c1 == c2)
复制代码

上述输出结果为false,证明复数之间可比较。

var c1 complex128 = complex(1, 2) // 1+2i
var c2 complex128 = complex(3, 4) // 3+4i
fmt.Println(c1 >= c2)
复制代码

此时程序无法运行,在vscode中的错误提醒为cannot compare c1 >= c2 (operator >= not defined for complex128)compiler。由此确认复数不可排序。

结构体之间的比较

如果结构体的所有字段都是可比较的,则他们所有非匿名字段的值相等,结构体的值才相等。验证如下:

type canC struct {
    c int
}
var st1, st2 canC
fmt.Println(st1 == st2)
st1.c = 3
fmt.Println(st1 == st2)
复制代码

上述输出分别为truefalse。由此验证非匿名字段的值相等,结构体的值才相等。

fmt.Println(st1 <= st2)
复制代码

此行代码在vscode中的错误提醒为cannot compare st1 <= st2 (operator <= not defined for canC)compiler。由此可知,即使结构体满足比较条件也无法适用于<<=>>=运算符。

:后文中提到不可排序均代表着无法适用于<<=>>=运算符,在后文中不再对不可排序给出例子。

下面看看包含匿名字段的结构体比较时有什么不同:

type blankSt struct {
  a int
  _ string
}
var (
  bst1 = blankSt{1, "333"}
  bst2 = blankSt{1, "44444"}
)
fmt.Println(bst1 == bst2)
复制代码

上述输出为true,符合非匿名字段的值相等时结构体的值相等这一原则。注意,如果匿名字段是不可比较的类型时,上述代码会编译报错

最后我们看看包含不可比较类型的结构体:

type canNotC struct {
    m func() int
}
fmt.Println(canNotC{} == canNotC{})
复制代码

上述代码在vscode中的错误提醒为cannot compare (canNotC literal) == (canNotC literal) (operator == not defined for canNotC)compiler,由此可知,结构体如果要可比较,则其内部的所有字段必须全为可比较类型。

指针之间的比较

指针是可比较的,但不可排序。如果两个指针指向同一个变量,或者两个指针值均为nil,则这两个指针相等。相信读者对于这一点应该是没有异议的,但是有一个情况却是十分需要注意的。

zero-size variables:如果结构体没有任何字段或者数组没有任何元素,则其大小为0,即unsafe.Sizeof的计算结果为0。两个不同的zero-size variables在内存中可能具有相同的地址。

指向不同zero-size variables的两个指针可能相等也可能不相等

var arr1, arr2 [0]int
parr1 := &arr1
parr2 := &arr2
fmt.Println(unsafe.Sizeof(arr1))
fmt.Println(parr1 == parr2)
fmt.Println(uintptr(unsafe.Pointer(parr1)), uintptr(unsafe.Pointer(parr2)))
// 输出如下:
0
false
824634830552 824634830552 // 每次运行输出的地址不一定相同
复制代码

笔者多次运行,parr1 == parr2始终输出为false,目前尚未发现输出为true的情况,在github.com/golang/go/i…

Channel之间的比较

在写这篇文章前,笔者从来都没有想过Channel之间是可以比较的。事实上,管道是可比较类型,golang原文如下:

Channel values are comparable. 
Two channel values are equal if they were created by the same call to make or if both have value nil
复制代码

这里需要注意的是,只有相同调用的管道才是相等的:

var cint1, cint2 chan<- string
cint3 := make(chan string, 2)
cint4 := make(chan string, 2)
cint5 := make(chan string)
fmt.Println(cint1 == cint2, cint3 == cint4, cint5 == cint1) // true false false
cint1 = cint4
fmt.Println(cint1 == cint4) //true
复制代码

上述中,cint1cint2初始值均为nil,所以输出true。双向通道cint4赋值给单向通道cint1时,满足相同的make调用这一条件,所以输出也为true

Interface{}之间比较

Interface{}是可比较的,但是不可排序。两个Interface{}变量的动态类型和动态value均一致它们才相等,两个变量均为nil也是相等的。针对这一原则笔者对其分以下几种情况讨论。

一、interface{}不为nil,且动态类型均为可比较类型时:

var (
  i1 interface{} = uint(1)
  i2 interface{} = uint(1)
  i3 interface{} = uint(3)
  i4 interface{} = int(3)
  i5 interface{} = []int{}
  i6 interface{} = map[int]string{}
  i7 interface{} = map[int]string{}
)
fmt.Println(i1 == i2, i1 == i3,i3 == i4)
复制代码

上述输出结果为true false false,这符合动态类型和动态value均一致时才相等的原则。

二、如果比较双方动态类型一致且为不可比较类型时会panic

这种情况可正常编译,但是会造成运行时崩溃,所以一定要注意!!!

fmt.Println(i5 == i6)
fmt.Println(i7 == i6)
复制代码

上述比较i5i6时能够正常输出,但是i6i7比较时出现如下错误:

所以,笔者在这里再次强调,如果项目中有不小心直接使用了interface{}进行比较的,请一定要注意⚠️。

三、动态value为nil的interface{}不一定等于nil:

func t() interface{} {
    var err *error
    return err
}

func t1() interface{} {
    return nil
}
fmt.Println(t() == nil, t1() == nil) // 输出false, true
复制代码

由上述代码知,如果不是直接返回nilinterface{}nil进行比较时是不相等的。相信很多人在平时的开发中都有可能会忽略这个问题。下面我们对它为什么不相等进行简单的分析。

在Go中, interface{}的实现为两个元素,类型t和值v。v是一个具体的值,如int、struct、或指针等。

如果,我们在接口中存储int值3,则接口中的值为(t=int,v=3)。

值v也称为接口的动态值,因为在程序执行期间,给定的接口变量可能包含不同的值v(以及相应的类型t)。

只有当v和t都未设置时,接口值才是nil(t=nil,未设置v)。

如果,我们在接口中存储一个类型为int的nil指针, 那么不管指针的值是什么,内部类型都会是int:(t=*int,v=nil)。因此,即使内部的指针v为nil,这样的接口值也是非nil的。

本部分内容翻译整理自golang.org/doc/faq#nil…

非接口类型X实现了接口T,则X的变量x能和T的变量t进行比较

原则:非接口类型X实现了接口T,则X的变量x能和T的变量t进行比较。只有当t的动态变量类型为X且t的动态value和x相等时,t才等于x

推论:又因为go中任意类型都默认实现了interface{},则意味着interface{}变量能和任意的非interface{}类型的可比较类型进行比较。

验证原则:

type it interface {
    f()
}
type ix1 int
func (x ix1) f() {}
type ix2 map[int]int
func (x ix2) f() {}

x1 := ix1(2)
var t1 it = ix2{}
// 类型不一致时
fmt.Println(x1 == t1) // fasle
// 类型一致时
t1 = ix1(2)
fmt.Println(t1 == x1) // true
复制代码

上面的输出分别为falsetrue,符合原则。

验证推论:

var it1 interface{} = "111"
fmt.Println(it1 == 1)
复制代码

上面能够正常比较,说明推论正确,且输出为false,符合原则。

注意:下面情况会panic

var t2 it = ix2{}
var t3 it = ix2{}
fmt.Println(t2 == t3)
复制代码

上述代码发生panic,符和Interface{}之间比较的原则。

数组之间的比较

两个数组的元素类型相同且是可比较类型,并且数组的长度相同,则这两个数组可比较。当两个可比较的数组对应元素均相等时,则这两个数组相等。即使两个数组可比较,但依旧不可排序

类型相同但元素不可比较时:

var array1 [3][]int
var array2 [3][]int
fmt.Println(array1 == array2)
复制代码

上述代码在vscode中的错误为cannot compare array1 == array2 (operator == not defined for [3][]int)compiler,所以如果数组元素为不可比较类型,则数组也不可比较。

数组元素可比较但数组长度不一致时:

var array3 [3]int
var array4 [2]int
fmt.Println(array3 == array4)
复制代码

上述代码在vscode中的错误为cannot compare array3 == array4 (mismatched types [3]int and [2]int)compiler,所以如果数组长度不一致时,则两个数组不可比较。

满足数组长度相等且元素类型可比较时:

var array5, array6 [3]int
fmt.Println(array5 == array6)
array5 = [...]int{3, 2, 1}
array6 = [...]int{1, 2, 3}
fmt.Println(array5 == array6)
复制代码

上述输出分别为truefalse,符合可比较数组一一判断对应元素是否相等这一原则。所以,我们平时在开发中可以利用该原则快速比较数组是否相等。

最后,衷心希望本文能够对各位读者有一定的帮助。

  1. 写本文时, 笔者所用go版本为: go1.14.2
  2. 文章中所用完整例子:github.com/Isites/go-c…

参考:

golang.org/ref/spec#Co…