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在 Go 中如何让结构体不可比较？

江湖十年发表于 2024-06-18 09:02:35

最近我在使用 Go 官方出品的结构化日志包 slog 时，看到 slog.Value 源码中有一个比较好玩的小 Tips，可以限制两个结构体之间的相等性比较，本文就来跟大家分享下。

在 Go 中结构体可以比较吗？

在 Go 中结构体可以比较吗？这其实是我曾经面试过的一个问题，我们来做一个实验：

定义如下结构体：

type Normal struct {
    a string
    B int
}

使用这个结构体分别声明 3 个变量 n1、n2、n3，然后进行比较：

n1 := Normal{
    a: "a",
    B: 10,
}
n2 := Normal{
    a: "a",
    B: 10,
}
n3 := Normal{
    a: "b",
    B: 20,
}

fmt.Println(n1 == n2)
fmt.Println(n1 == n3)

执行示例代码，输出结果如下：

$ go run main.go
true
false

可见 Normal 结构体是可以比较的。

如何让结构体不可比较？

那么所有结构体都可以比较吗？显然不是，如果都可以比较，那么 reflect.DeepEqual() 就没有存在的必要了。

定义如下结构体：

type NoCompare struct {
    a string
    B map[string]int
}

使用这个结构体分别声明 2 个变量 n1、n2，然后进行比较：

n1 := NoCompare{
    a: "a",
    B: map[string]int{
        "a": 10,
    },
}
n2 := NoCompare{
    a: "a",
    B: map[string]int{
        "a": 10,
    },
}

fmt.Println(n1 == n2)

执行示例代码，输出结果如下：

$ go run main.go
./main.go:59:15: invalid operation: n1 == n2 (struct containing map[string]int cannot be compared)

这里程序直接报错了，并提示结构体包含了 map[string]int 类型字段，不可比较。

所以小结一下：

结构体是否可以比较，不取决于字段是否可导出，而是取决于其是否包含不可比较字段。

如果全部字段都是可比较的，那么这个结构体就是可比较的。

如果其中有一个字段不可比较，那么这个结构体就是不可比较的。

不过虽然我们不可以使用 == 对 n1、n2 进行比较，但我们可以使用 reflect.DeepEqual() 对二者进行比较：

fmt.Println(reflect.DeepEqual(n1, n2))

执行示例代码，输出结果如下：

$ go run main.go
true

更优雅的做法

最近我在使用 Go 官方出品的结构化日志包 slog 时，看到 slog.Value 源码：

// A Value can represent any Go value, but unlike type any,
// it can represent most small values without an allocation.
// The zero Value corresponds to nil.
type Value struct {
    _ [0]func() // disallow ==
    // num holds the value for Kinds Int64, Uint64, Float64, Bool and Duration,
    // the string length for KindString, and nanoseconds since the epoch for KindTime.
    num uint64
    // If any is of type Kind, then the value is in num as described above.
    // If any is of type *time.Location, then the Kind is Time and time.Time value
    // can be constructed from the Unix nanos in num and the location (monotonic time
    // is not preserved).
    // If any is of type stringptr, then the Kind is String and the string value
    // consists of the length in num and the pointer in any.
    // Otherwise, the Kind is Any and any is the value.
    // (This implies that Attrs cannot store values of type Kind, *time.Location
    // or stringptr.)
    any any
}

可以发现，这里有一个匿名字段 _ [0]func()，并且注释写着 // disallow ==。

_ [0]func() 的目的显然是为了禁止比较。

我们来实验一下，_ [0]func() 是否能够实现禁止结构体相等性比较：

v1 := Value{
    num: 1,
    any: 2,
}
v2 := Value{
    num: 1,
    any: 2,
}

fmt.Println(v1 == v2)

执行示例代码，输出结果如下：

$ go run main.go
./main.go:109:15: invalid operation: v1 == v2 (struct containing [0]func() cannot be compared)

可以发现，的确有效。因为 func() 是一个函数，而函数在 Go 中是不可比较的。

既然使用 map[string]int 和 _ [0]func() 都能实现禁止结构体相等性比较，那么我为什么说 _ [0]func() 是更优雅的做法呢？

_ [0]func() 有着比其他实现方式更优的特点：

它不占内存空间！

使用匿名字段 _ 语义也更强。

而且，我们直接去 Go 源码里搜索，能够发现其实 Go 本身也在多处使用了这种用法：

所以推荐使用 _ [0]func() 来实现禁用结构体相等性比较。

不过值得注意的是：当使用 _ [0]func() 时，不要把它放在结构体最后一个字段，推荐放在第一个字段。这与结构体内存对齐有关，我在《Go 中空结构体惯用法，我帮你总结全了！》一文中也有提及。

NOTE: 对于 _ [0]func() 不占用内存空间的验证，就交给你自己去实验了。
提示：可以使用 fmt.Println(unsafe.Sizeof(v1), unsafe.Sizeof(v2)) 分别打印结构体 Value 的两个实例 v1、v2 的内存大小。你可以删掉 _ [0]func() 字段再试一试。

总结

好了，在 Go 中如何让结构体不可比较这个小 Tips 就分享给大家了，还是比较有意思的。

我在看到 slog.Value 源码使用 _ [0]func() 来禁用结构体相等性比较时，又搜索了 Go 的源码中多处在使用，我想这应该是社区推荐的做法了。然后就尝试去网上搜索了下，还真被我搜索到了一个叫 Phuong Le 的人在 X 上发布了 Golang Tip #50: Make Structs Non-comparable. 专门来介绍这个 Tip，并且我在中文社区也找到了鸟窝老师在《Go语言编程技巧》中的译文 Tip #50 使结构体不可比较。

这也印证了我的猜测，_ [0]func() 在 Go 社区中是推荐用法。

本文示例源码我都放在了 GitHub 中，欢迎点击查看。

希望此文能对你有所启发。

延伸阅读

slog 源码: https://github.com/golang/go/blob/master/src/log/slog/value.go#L21
Golang Tip #50: Make Structs Non-comparable.: https://x.com/func25/status/1768621711929311620
Go语言编程技巧: https://colobu.com/gotips/050.html
本文 GitHub 示例代码：https://github.com/jianghushinian/blog-go-example/tree/main/struct/non-comparable

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