golang中一种不常见的switch语句写法

最近翻开源代码的时候看到了一种很有意思的switch用法，分享一下。
注意这里讨论的不是typed switch，也就是case语句后面是类型的那种。
直接看代码：

1. func (s *systemd) Status() (Status, error) {
2.         exitCode, out, err := s.runWithOutput("systemctl", "is-active", s.unitName())
3.         if exitCode == 0 && err != nil {
4.                 return StatusUnknown, err
5.         }
7.         switch {
8.         case strings.HasPrefix(out, "active"):
9.                 return StatusRunning, nil
10.         case strings.HasPrefix(out, "inactive"):
11.                 // inactive can also mean its not installed, check unit files
12.                 exitCode, out, err := s.runWithOutput("systemctl", "list-unit-files", "-t", "service", s.unitName())
13.                 if exitCode == 0 && err != nil {
14.                         return StatusUnknown, err
15.                 }
16.                 if strings.Contains(out, s.Name) {
17.                         // unit file exists, installed but not running
18.                         return StatusStopped, nil
19.                 }
20.                 // no unit file
21.                 return StatusUnknown, ErrNotInstalled
22.         case strings.HasPrefix(out, "activating"):
23.                 return StatusRunning, nil
24.         case strings.HasPrefix(out, "failed"):
25.                 return StatusUnknown, errors.New("service in failed state")
26.         default:
27.                 return StatusUnknown, ErrNotInstalled
28.         }
29. }

复制代码

你也可以在这找到它：代码链接
简单解释下这段代码在做什么：调用systemctl命令检查指定的服务的运行状态，具体做法是过滤systemctl的输出然后根据得到的字符串的前缀判断当前的运行状态。
有意思的在于这个switch，首先它后面没有任何表达式；其次在每个case后面都是个函数调用表达式，返回值都是bool类型的。
虽然看起来很怪异，但这段代码肯定没有语法问题，可以编译通过；也没有语义或者逻辑问题，因为人家用的好好的，这个项目接近4000个星星不是大家乱点的。
这里就不卖关子了，直接公布答案：

• 如果switch后面没有任何表达式，那么它等价于这个：switch true；
  
• case表达式按从上到下从左到右的顺序求值；
  
• 如果case后面的表达式求出来的值和switch后面的表达式的值一样，那么就进入这个分支，其他case被忽略（除非用了fallthrough，但这会直接跳进下一个case的分支，不会执行下一个case上的表达式）。
  

那么上面那一串代码就好理解了：

• 首先是switch true，期待有个case能求出true这个值；
  
• 从上到下执行strings.HasPrefix，如果是false就往下到下一个case，如果是true就进入这个case的分支。
  

它等价于下面这段：

1. func (s *systemd) Status() (Status, error) {
2.         exitCode, out, err := s.runWithOutput("systemctl", "is-active", s.unitName())
3.         if exitCode == 0 && err != nil {
4.                 return StatusUnknown, err
5.         }
7.     if strings.HasPrefix(out, "active") {
8.         return StatusRunning, nil
9.     }
10.     if strings.HasPrefix(out, "inactive") {
11.         // inactive can also mean its not installed, check unit files
12.                 exitCode, out, err := s.runWithOutput("systemctl", "list-unit-files", "-t", "service", s.unitName())
13.                 if exitCode == 0 && err != nil {
14.                         return StatusUnknown, err
15.                 }
16.                 if strings.Contains(out, s.Name) {
17.                         // unit file exists, installed but not running
18.                         return StatusStopped, nil
19.                 }
20.                 // no unit file
21.                 return StatusUnknown, ErrNotInstalled
22.     }
23.     if strings.HasPrefix(out, "activating") {
24.                 return StatusRunning, nil
25.     }
26.     if strings.HasPrefix(out, "failed") {
27.         return StatusUnknown, errors.New("service in failed state")
28.     }
30.         return StatusUnknown, ErrNotInstalled
31. }

复制代码

可以看到，光从可读性上来说的话两者很难说谁更优秀；两者同样需要注意把常见的情况放在最前面来减少不必要的匹配（这里的switch-case不能像给整数常量时那样直接进行跳转，实际执行和上面给出的if语句是差不多的）。
那么我们再来看看两者的生成代码，通常我不喜欢去研究编译器生成的代码，但这次是个小例外，对于执行流程上很接近的两段代码，编译器会怎么处理呢？
我们做个简化版的例子：

1. func status1(cmdOutput string, flag int) int {
2.     switch {
3.     case strings.HasPrefix(cmdOutput, "active"):
4.         return 1
5.     case strings.HasPrefix(cmdOutput, "inactive"):
6.         if flag > 0 {
7.             return 2
8.         }
9.         return -1
10.     case strings.HasPrefix(cmdOutput, "activating"):
11.         return 1
12.     case strings.HasPrefix(cmdOutput, "failed"):
13.         return -1
14.     default:
15.         return -2
16.     }
17. }
19. func status2(cmdOutput string, flag int) int {
20.     if strings.HasPrefix(cmdOutput, "active") {
21.         return 1
22.     }
23.     if strings.HasPrefix(cmdOutput, "inactive") {
24.         if flag > 0 {
25.             return 2
26.         }
27.         return -1
28.     }
29.     if strings.HasPrefix(cmdOutput, "activating") {
30.         return 1
31.     }
32.     if strings.HasPrefix(cmdOutput, "failed") {
33.         return -1
34.     }
36.     return -2
37. }

复制代码

这是switch版本的汇编：

1. main_status1_pc0:
2.         TEXT    main.status1(SB), ABIInternal, $40-24
3.         CMPQ    SP, 16(R14)
4.         PCDATA  $0, $-2
5.         JLS     main_status1_pc273
6.         PCDATA  $0, $-1
7.         SUBQ    $40, SP
8.         MOVQ    BP, 32(SP)
9.         LEAQ    32(SP), BP
10.         FUNCDATA        $0, gclocals·wgcWObbY2HYnK2SU/U22lA==(SB)
11.         FUNCDATA        $1, gclocals·J5F+7Qw7O7ve2QcWC7DpeQ==(SB)
12.         FUNCDATA        $5, main.status1.arginfo1(SB)
13.         FUNCDATA        $6, main.status1.argliveinfo(SB)
14.         PCDATA  $3, $1
15.         MOVQ    CX, main.flag+64(SP)
16.         MOVQ    AX, main.cmdOutput+48(SP)
17.         MOVQ    BX, main.cmdOutput+56(SP)
18.         PCDATA  $3, $-1
19.         MOVL    $6, DI
20.         LEAQ    go:string."active"(SB), CX
21.         PCDATA  $1, $0
22.         CALL    strings.HasPrefix(SB)
23.         NOP
24.         TESTB   AL, AL
25.         JNE     main_status1_pc258
26.         MOVQ    main.cmdOutput+48(SP), AX
27.         MOVQ    main.cmdOutput+56(SP), BX
28.         LEAQ    go:string."inactive"(SB), CX
29.         MOVL    $8, DI
30.         NOP
31.         CALL    strings.HasPrefix(SB)
32.         TESTB   AL, AL
33.         JEQ     main_status1_pc147
34.         MOVQ    main.flag+64(SP), CX
35.         TESTQ   CX, CX
36.         JLE     main_status1_pc130
37.         MOVL    $2, AX
38.         MOVQ    32(SP), BP
39.         ADDQ    $40, SP
40.         RET
41. main_status1_pc130:
42.         MOVQ    $-1, AX
43.         MOVQ    32(SP), BP
44.         ADDQ    $40, SP
45.         RET
46. main_status1_pc147:
47.         MOVQ    main.cmdOutput+48(SP), AX
48.         MOVQ    main.cmdOutput+56(SP), BX
49.         LEAQ    go:string."activating"(SB), CX
50.         MOVL    $10, DI
51.         CALL    strings.HasPrefix(SB)
52.         TESTB   AL, AL
53.         JNE     main_status1_pc243
54.         MOVQ    main.cmdOutput+48(SP), AX
55.         MOVQ    main.cmdOutput+56(SP), BX
56.         LEAQ    go:string."failed"(SB), CX
57.         MOVL    $6, DI
58.         PCDATA  $1, $1
59.         CALL    strings.HasPrefix(SB)
60.         TESTB   AL, AL
61.         JEQ     main_status1_pc226
62.         MOVQ    $-1, AX
63.         MOVQ    32(SP), BP
64.         ADDQ    $40, SP
65.         RET
66. main_status1_pc226:
67.         MOVQ    $-2, AX
68.         MOVQ    32(SP), BP
69.         ADDQ    $40, SP
70.         RET
71. main_status1_pc243:
72.         MOVL    $1, AX
73.         MOVQ    32(SP), BP
74.         ADDQ    $40, SP
75.         RET
76. main_status1_pc258:
77.         MOVL    $1, AX
78.         MOVQ    32(SP), BP
79.         ADDQ    $40, SP
80.         RET
81. main_status1_pc273:
82.         NOP
83.         PCDATA  $1, $-1
84.         PCDATA  $0, $-2
85.         MOVQ    AX, 8(SP)
86.         MOVQ    BX, 16(SP)
87.         MOVQ    CX, 24(SP)
88.         CALL    runtime.morestack_noctxt(SB)
89.         MOVQ    8(SP), AX
90.         MOVQ    16(SP), BX
91.         MOVQ    24(SP), CX
92.         PCDATA  $0, $-1
93.         JMP     main_status1_pc0

复制代码

我把inline给关了，不然hasprefix内联出来的东西会导致整个汇编代码难以阅读。
上面的代码还是很好理解的，“active”和“inactive”的case被放在一起，如果匹配到了就跳转进入对应的分支；“activing”和“failed”的case也放在了一起，匹配到之后的操作与前面两个case一样（实际上上面两个case的匹配执行完就会跳转到这两个，至于为啥要多一次跳转我没深究，可能是为了提高L1d的命中率，一大块指令可能会导致缓存里放不下从而付出更新缓存的代价，而有流水线优化的情况下一个jmp带来的开销可能低于缓存未命中的惩罚，不过这在实践里很难测量，权当我在自言自语也行）。最后那一串带ret的语句块就是对应的case的分支。
再来看看if的代码：

1. main_status2_pc0:
2.         TEXT    main.status2(SB), ABIInternal, $40-24
3.         CMPQ    SP, 16(R14)
4.         PCDATA  $0, $-2
5.         JLS     main_status2_pc273
6.         PCDATA  $0, $-1
7.         SUBQ    $40, SP
8.         MOVQ    BP, 32(SP)
9.         LEAQ    32(SP), BP
10.         FUNCDATA        $0, gclocals·wgcWObbY2HYnK2SU/U22lA==(SB)
11.         FUNCDATA        $1, gclocals·J5F+7Qw7O7ve2QcWC7DpeQ==(SB)
12.         FUNCDATA        $5, main.status2.arginfo1(SB)
13.         FUNCDATA        $6, main.status2.argliveinfo(SB)
14.         PCDATA  $3, $1
15.         MOVQ    CX, main.flag+64(SP)
16.         MOVQ    AX, main.cmdOutput+48(SP)
17.         MOVQ    BX, main.cmdOutput+56(SP)
18.         PCDATA  $3, $-1
19.         MOVL    $6, DI
20.         LEAQ    go:string."active"(SB), CX
21.         PCDATA  $1, $0
22.         CALL    strings.HasPrefix(SB)
23.         NOP
24.         TESTB   AL, AL
25.         JNE     main_status2_pc258
26.         MOVQ    main.cmdOutput+48(SP), AX
27.         MOVQ    main.cmdOutput+56(SP), BX
28.         LEAQ    go:string."inactive"(SB), CX
29.         MOVL    $8, DI
30.         NOP
31.         CALL    strings.HasPrefix(SB)
32.         TESTB   AL, AL
33.         JEQ     main_status2_pc147
34.         MOVQ    main.flag+64(SP), CX
35.         TESTQ   CX, CX
36.         JLE     main_status2_pc130
37.         MOVL    $2, AX
38.         MOVQ    32(SP), BP
39.         ADDQ    $40, SP
40.         RET
41. main_status2_pc130:
42.         MOVQ    $-1, AX
43.         MOVQ    32(SP), BP
44.         ADDQ    $40, SP
45.         RET
46. main_status2_pc147:
47.         MOVQ    main.cmdOutput+48(SP), AX
48.         MOVQ    main.cmdOutput+56(SP), BX
49.         LEAQ    go:string."activating"(SB), CX
50.         MOVL    $10, DI
51.         CALL    strings.HasPrefix(SB)
52.         TESTB   AL, AL
53.         JNE     main_status2_pc243
54.         MOVQ    main.cmdOutput+48(SP), AX
55.         MOVQ    main.cmdOutput+56(SP), BX
56.         LEAQ    go:string."failed"(SB), CX
57.         MOVL    $6, DI
58.         PCDATA  $1, $1
59.         CALL    strings.HasPrefix(SB)
60.         TESTB   AL, AL
61.         JEQ     main_status2_pc226
62.         MOVQ    $-1, AX
63.         MOVQ    32(SP), BP
64.         ADDQ    $40, SP
65.         RET
66. main_status2_pc226:
67.         MOVQ    $-2, AX
68.         MOVQ    32(SP), BP
69.         ADDQ    $40, SP
70.         RET
71. main_status2_pc243:
72.         MOVL    $1, AX
73.         MOVQ    32(SP), BP
74.         ADDQ    $40, SP
75.         RET
76. main_status2_pc258:
77.         MOVL    $1, AX
78.         MOVQ    32(SP), BP
79.         ADDQ    $40, SP
80.         RET
81. main_status2_pc273:
82.         NOP
83.         PCDATA  $1, $-1
84.         PCDATA  $0, $-2
85.         MOVQ    AX, 8(SP)
86.         MOVQ    BX, 16(SP)
87.         MOVQ    CX, 24(SP)
88.         CALL    runtime.morestack_noctxt(SB)
89.         MOVQ    8(SP), AX
90.         MOVQ    16(SP), BX
91.         MOVQ    24(SP), CX
92.         PCDATA  $0, $-1
93.         JMP     main_status2_pc0

复制代码

除了函数名子不一样之外，其他是一模一样的，可以说两者在生成代码上也没有区别。
你可以在这里看到代码和他们的编译产物：Compiler Explorer
既然生成代码是一样的，那性能就没必要测量了，因为肯定是一样的。
最后总结一下这种不常用的switch写法，形式如下：

1. switch {
2. case 表达式1: // 如果是true
3.     do works1
4. case 表达式2: // 如果是true
5.     do works2
6. default:
7.     都不是true就会到这里
8. }

复制代码

考虑到在性能上这并没有什么优势，而且对于初次见到这个写法的人可能不能很快理解它的含义，所以这个写法的使用场景我目前能想到的只有一处：
如果你的数据有固定的2种以上的前缀/后缀/某种模式，因为没法用固定的常量去表示这种情况，那么用case加上一个简单的表达式（函数调用之类的）会比用if更紧凑，也能更好地表达语义，case越多效果越明显。比如我在开头举的那个例子。
如果你的代码不符合上述情况，那还是老老实实用if会更好。
话说回来，虽然你机会没啥机会写出这种switch语句，但最好还是得看懂，不然下回看见它就只能干瞪眼了。
参考

https://go.dev/ref/spec#Switch_statements

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