Go流程控制与快乐路径原则

Go流程控制与快乐路径原则

一、流程控制基本介绍

流程控制是每种编程语言控制逻辑走向和执行次序的重要部分，流程控制可以说是一门语言的“经脉”。

那么 Go 语言对分支与循环两种控制结构的支持是怎么样的呢？针对程序的分支结构，Go 提供了 if 和 switch-case 两种语句形式；我们就先从 Go 语言分支结构之一的 if 语句开始讲起。

二、if 语句

2.1 if 语句介绍

if 语句是 Go 语言中提供的一种分支控制结构，它也是 Go 中最常用、最简单的分支控制结构。它会根据布尔表达式的值，在两个分支中选择一个执行。

2.2 单分支结构的 if 语句形式

单分支结构的if语句包含一个条件表达式和一个要执行的代码块。如果条件表达式的值为true，则执行代码块。如果条件表达式的值为false，则代码块将被跳过。以下是单分支结构的if语句的一般形式：

if boolean_expression {
    // 新分支
}

// 原分支

这个 if 语句中的代码执行流程就等价于下面这幅流程图：

• boolean_expression是一个布尔表达式，通常返回true或false。
• 如果boolean_expression的值为true，则执行// 当条件为真时执行的代码部分的代码块。
• 如果boolean_expression的值为false，则代码块将被跳过，继续执行下一个语句。

2.3 Go 的 if 语句的特点

2.3.1 分支代码块左大括号与if同行

if 语句的分支代码块的左大括号与 if 关键字在同一行上，这是 Go 代码风格的统一要求，gofmt 工具会帮助我们实现这一点；

2.3.2 条件表达式不需要括号

if 语句的布尔表达式整体不需要用括号包裹，这使得代码更加简洁。而且，if 关键字后面的条件判断表达式的求值结果必须是布尔类型，即要么是 true，要么是 false：

if runtime.GOOS == "darwin" {
    println("we are on MacOS")
}

如果判断的条件比较多，我们可以用多个逻辑操作符连接起多个条件判断表达式，比如这段代码就是用了多个逻辑操作符 && 来连接多个布尔表达式：

	if (runtime.GOOS == "darwin") && (runtime.GOARCH == "amd64") &&
		(runtime.Compiler != "gccgo") {
		println("we are using standard go compiler on Mac os for amd64")
	}

上面示例代码中的每个布尔表达式都被小括号括上了，这是为了降低你在阅读和理解这段代码时，面对操作符优先级的心智负担。

三、操作符

3.1 逻辑操作符

逻辑操作符除了上面的 && 之外，Go 还提供了另外两个逻辑操作符，如下表：

3.2 操作符的优先级

一元操作符，比如上面的逻辑非操作符，具有最高优先级，其他操作符的优先级如下：

• 优先级5的是乘、除、取模和位操作符
• 优先级4的是加法和减法运算符
• 优先级3的是关系和相等运算符
• 优先级2的是逻辑与
• 优先级最低的是逻辑或

操作符优先级决定了操作数优先参与哪个操作符的求值运算，我们以下面代码中 if 语句的布尔表达式为例：

func main() {
    a, b := false,true
    if a && b != true {
        println("(a && b) != true")
        return
    }
    println("a && (b != true) == false")
}

这段代码会输出得到的是 a && (b != true) == false。这是为什么呢？

这段代码的关键就在于，if 后面的布尔表达式中的操作数 b 是先参与 && 的求值运算，还是先参与!= 的求值运算。根据前面的操作符优先级表，我们知道，!= 的优先级要高于 &&，因此操作数 b 先参与的是!= 的求值运算，这样 if 后的布尔表达式就等价于 a && (b != true) 。

针对以上问题，推荐在 if 布尔表达式中，使用带有小括号的子布尔表达式来清晰地表达判断条件。

这样做不仅可以消除了自己记住操作符优先级的学习负担，当其他人阅读你的代码时，也可以很清晰地看出布尔表达式要表达的逻辑关系，这能让我们代码的可读性更好，更易于理解，不会因记错操作符优先级顺序而产生错误的理解。

三、if 多（N）分支结构

3.1 if else(分支结构)

Go语言中if else(分支结构)条件判断的格式如下：

if boolean_expression {
  // 分支1
} else {
  // 分支2
}

3.2 if（N）分支结构(if ... else if ... else)

if条件（N）分支结构格式如下：

if boolean_expression1 {
  // 分支1
} else if boolean_expression2 {
  // 分支2

... ...

} else if boolean_expressionN {
  // 分支N
} else {
  // 分支N+1
}

我们以下面这个四分支的代码为例，看看怎么拆解这个多分支结构：

if boolean_expression1 {
    // 分支1
} else if boolean_expression2 {
    // 分支2
} else if boolean_expression3 {
    // 分支3
} else {
    // 分支4
} 

以下是一个示例，演示如何使用if-else结构来判断一个分数的等级：

package main

import "fmt"

func main() {
    score := 85

    if score >= 90 {
        fmt.Println("A")
    } else if score >= 80 {
        fmt.Println("B")
    } else if score >= 70 {
        fmt.Println("C")
    } else {
        fmt.Println("D")
    }
}

四、if 语句的自用变量

无论是单分支、二分支还是多分支结构，我们都可以在 if 后的布尔表达式前，进行一些变量的声明，在 if 布尔表达式前声明的变量，叫 if 语句的自用变量。顾名思义，这些变量只可以在 if 语句的代码块范围内使用，比如下面代码中的变量 a、b 和 c：

func main() {
    if a, c := f(), h(); a > 0 {
        println(a)
    } else if b := f(); b > 0 {
        println(a, b)
    } else {
        println(a, b, c)
    }
}

我们可以看到自用变量声明的位置是在每个 if 语句的后面，布尔表达式的前面，而且，由于声明本身是一个语句，所以我们需要把它和后面的布尔表达式通过分号分隔开。

在 if 语句中声明自用变量是 Go 语言的一个惯用法，这种使用方式直观上可以让开发者有一种代码行数减少的感觉，提高可读性。同时，由于这些变量是 if 语句自用变量，它的作用域仅限于 if 语句的各层隐式代码块中，if 语句外部无法访问和更改这些变量，这就让这些变量具有一定隔离性，这样你在阅读和理解 if 语句的代码时也可以更聚焦。

五、if 语句的“快乐路径”原则

上面我们已经学了 if 分支控制结构的三种形式了，从可读性上来看，单分支结构要优于二分支结构，二分支结构又优于多分支结构。那么显然，我们在日常编码中要减少多分支结构，甚至是二分支结构的使用，这会有助于我们编写出优雅、简洁、易读易维护且不易错的代码。

首先,我们来看一段伪代码段1:

//伪代码段1：

func doSomething() error {
  if errorCondition1 {
    // some error logic
    ... ...
    return err1
  }
  
  // some success logic
  ... ...

  if errorCondition2 {
    // some error logic
    ... ...
    return err2
  }

  // some success logic
  ... ...
  return nil
}

我们看到单分支控制结构的伪代码段 1 有这几个特点：

• 没有使用 else 分支，失败就立即返回；
• “成功”逻辑始终“居左”并延续到函数结尾，没有被嵌入到 if 的布尔表达式为 true 的代码分支中；
• 整个代码段布局扁平，没有深度的缩进；
• 代码的可读性很高

我们来看一段伪代码段2:

// 伪代码段2：

func doSomething() error {
  if successCondition1 {
    // some success logic
    ... ...

    if successCondition2 {
      // some success logic
      ... ...

      return nil
    } else {
      // some error logic
      ... ...
      return err2
    }
  } else {
    // some error logic
    ... ...
    return err1
  }
}

伪代码段 2 实现了同样逻辑码段 1，就使用了带有嵌套的二分支结构，它的特点如下：

• 整个代码段呈现为“锯齿状”，有深度缩进；
• “成功”逻辑被嵌入到 if 的布尔表达式为 true 的代码分支中；

很明显，伪代码段 1 的逻辑更容易理解，也更简洁。Go 社区把这种 if 语句的使用方式称为 if 语句的“快乐路径（Happy Path）”原则，所谓“快乐路径”也就是成功逻辑的代码执行路径，它的特点是这样的：

• 仅使用单分支控制结构；
• 当布尔表达式求值为 false 时，也就是出现错误时，在单分支中快速返回；
• 正常逻辑在代码布局上始终“靠左”，这样读者可以从上到下一眼看到该函数正常逻辑的全貌；
• 函数执行到最后一行代表一种成功状态。

Go 社区推荐 Gopher 们在使用 if 语句时尽量符合这些原则，如果你的函数实现代码不符合“快乐路径”原则，你可以按下面步骤进行重构：

• 尝试将“正常逻辑”提取出来，放到“快乐路径”中；
• 如果无法做到上一点，很可能是函数内的逻辑过于复杂，可以将深度缩进到 else 分支中的代码析出到一个函数中，再对原函数实施“快乐路径”原则。