面試題解析：這么一道“簡單”的 Go 題，為什么結(jié)果出乎意料

昨天在《Go語言愛好者周刊：第62期》中貼了一道 Go101 的題，原題如下：

package?main

const?s?=?"Go101.org"
//?len(s)?==?9
//?1?<
//?512?/?128?==?4

var?a?byte?=?1?<len(s)?/?128
var?b?byte?=?1?<len(s[:])?/?128

func?main()?{
??println(a,?b)
}

答案是 4 0。

不少人對這個結(jié)果應該很吃驚，因為從答題結(jié)果看，不到一半的人答對了。而且，如果只給 var b byte = 1 << len(s[:]) / 128，沒有 a 對比，我想答對的人會更少。因為有對比，很多人雖然直覺是 4 4，但想到一定有陷阱，所以會重新思考。

好幾個群都問，為什么結(jié)果會是 4 0，希望我解釋下。因此有了此文。

這個小題涉及到幾個知識點。

len 函數(shù)的結(jié)果

要注意，len 是一個內(nèi)置函數(shù)。在官方標準庫文檔關(guān)于 len 函數(shù)^[1]有這么一句：

For some arguments, such as a string literal or a simple array expression, the result can be a constant. See the Go language specification's "Length and capacity" section for details.

明確支持，當參數(shù)是字符串字面量和簡單 array 表達式，len 函數(shù)返回值是常量，這很重要。

上題中，如果 const s = "Go101.org” 改為 var s = "Go101.org" 結(jié)果又會是什么呢？

package?main

var?s?=?"Go101.org"

var?a?byte?=?1?<len(s)?/?128
var?b?byte?=?1?<len(s[:])?/?128

func?main()?{
?println(a,?b)
}

結(jié)果是 0 0。

但改為這樣：

package?main

var?s?=?[9]byte{'G',?'o',?'1',?'0',?'1',?'.',?'o',?'r',?'g'}

var?a?byte?=?1?<len(s)?/?128
var?b?byte?=?1?<len(s[:])?/?128

func?main()?{
?println(a,?b)
}

結(jié)果又是 4 0。

接著看文檔那句話的后半句，查看 Go 語言規(guī)范中關(guān)于長度和容量的說明^[2]。

內(nèi)置函數(shù) len 和 cap 獲取各種類型的實參并返回一個 int 類型結(jié)果。實現(xiàn)會保證結(jié)果總是一個 int 值。

如果 s 是一個字符串常量，那么 len(s) 是一個常量 。如果 s 類型是一個數(shù)組或到數(shù)組的指針且表達式 s 不包含 信道接收 或（非常量的） 函數(shù)調(diào)用的話， 那么表達式 len(s) 和 cap(s) 是常量；這種情況下， s 是不求值的。否則的話， len 和 cap 的調(diào)用結(jié)果不是常量且 s 會被求值。

可見題目中：

var?a?byte?=?1?<len(s)?/?128
var?b?byte?=?1?<len(s[:])?/?128

第一句的 len(s) 是常量（因為 s 是字符串常量）；而第二句的 len(s[:]) 不是常量。這是這兩條語句的唯一區(qū)別：兩個 len 的返回結(jié)果數(shù)值并無差異，都是 9，但一個是常量一個不是。

關(guān)于位移操作

根據(jù)上面的分析，現(xiàn)在問題的關(guān)鍵在于位移運算這里。Go 語言規(guī)范中有這么一句^[3]：

The right operand in a shift expression must have integer type or be an untyped constant representable by a value of type uint. If the left operand of a non-constant shift expression is an untyped constant, it is first implicitly converted to the type it would assume if the shift expression were replaced by its left operand alone.

大意是：在位移表達式的右側(cè)的操作數(shù)必須為整數(shù)類型，或者可以被 uint 類型的值所表示的無類型的常量。如果一個非常量位移表達式的左側(cè)的操作數(shù)是一個無類型常量，那么它會先被隱式地轉(zhuǎn)換為假如位移表達式被其左側(cè)操作數(shù)單獨替換后的類型。

這里的關(guān)鍵在于常量位移表達式。根據(jù)上文的分析，1 << len(s) 是常量位移表達式，而 1 << len(s[:]) 不是。

規(guī)范上關(guān)于常量表達式中，還有這么一句^[4]：

If the left operand of a constant shift expression is an untyped constant, the result is an integer constant; otherwise it is a constant of the same type as the left operand, which must be of integer type.

大意是：如果常量 位移表達式 的左側(cè)操作數(shù)是一個無類型常量，那么其結(jié)果是一個整數(shù)常量；否則就是和左側(cè)操作數(shù)同一類型的常量（必須是 整數(shù)類型 ）

因此對于 var a byte = 1 << len(s) / 128，因為 1 << len(s) 是一個常量位移表達式，因此它的結(jié)果也是一個整數(shù)常量，所以是 512，最后除以 128，最終結(jié)果就是 4。

而對于 var b byte = 1 << len(s[:]) / 128，因為 1 << len(s[:]) 不是一個常量位移表達式，而做操作數(shù)是 1，一個無類型常量，根據(jù)規(guī)范定義它是 byte 類型（根據(jù)：如果一個非常量位移表達式的左側(cè)的操作數(shù)是一個無類號常量，那么它會先被隱式地轉(zhuǎn)換為假如位移表達式被其左側(cè)操作數(shù)單獨替換后的類型）。

為什么是 byte 類型，大家可能還是有點暈。這要回到關(guān)于常量的說明上。

常量

常量是在編譯的時候進行計算的。在 Go 語言中，常量分兩種：無類型和有類型。Go 規(guī)范上說，字面值常量， true , false , iota 以及一些僅包含無類型的恒定操作數(shù)的 常量表達式 是無類型的。

那有類型常量是怎么來的呢？一般有兩種：顯示聲明或隱式得到。比如：

const?a?int32?=?23
const?b?float32?=?0.1

無類型常量都有一個默認類型（無類型常量的默認類型分別是 bool , rune , int , float64 , complex128 或 string）。當在上下文中需要請求該常量為一個帶類型的值時，這個 默認類型 便指向該常量隱式轉(zhuǎn)換后的類型。

所以 var b byte = 1 << len(s[:]) / 128 中，根據(jù)規(guī)范定義，1 會隱式轉(zhuǎn)換為 byte 類型，因此 1 << len(s[:]) 的結(jié)果也是 byte 類型，而 byte 類型最大只能表示 255，很顯然 512 溢出了，結(jié)果為 0，因此最后 b 的結(jié)果也是 0。

小結(jié)

一道很具迷惑性的題目引出這么多小知識點?？赡苡腥艘獓姡河懻撨@些有什么用？這也太細節(jié)了。我想說的是，Go 語言規(guī)范，細節(jié)點很多，能多掌握一些沒壞處，說不定將來實際工作就遇到了類似的問題呢？！以上的知識點，很細節(jié)，但我認為也是挺有價值的。

當然了，你怎么說都行，你都是對的，你開心就好！

參考資料