golang数据结构初探之iota

iota

Go语言的iota常用于const表达式中，其值是从0开始的，const声明块中每增加一行，iota值都会自增1。

使用iota可以简化常量的定义，但其规则必须牢记，否则在阅读源码时可能会造成误解或者障碍。本章我们尝试从编译器的角度来理解iota，从而加深认识。

特性速览

在常量声明语句中，iota经常用于声明连续的整型常量。iota的取值与其出现的位置强相关。

iota在const关键字出现时被重置为0
const声明块中每新增一行，iota的值自增1

这种描述本身没有错误，在简单的语句中套用这种规则可以快速的计算iota的值，但在面对复杂的语句时这种规则往往充满了歧义。实际上从编译器的角度看iota，其取值的规则只有一条：

iota代表了const声明块的行索引（下标从0开始）

这样子理解更贴近编译器的实现逻辑，也更准确。除此之外，const声明还有一个特点，即如果为常量指定了一个表达式，但后续的常量没有表达式，则继承上面的表达式。

接下来，根据这个规则来分析一个复杂的常量声明：

const (bit0, mask0 = 1 << iota, 1<<iota - 1 //const 声明第0行，即 iota==0bit1, mask1                          //const 声明第1行，即iota==1，表达式继承上面的语句_, _                                 // const 声明第2行，即iota==2bit3, mask3                          //const 声明第3行，即iota==3
)

第0行的表达式展开即 bit0 , mask0 = 1<<0 ,1<<0-1 , 所以bit0=1,mask0=0
第1行的表达式继承上一行，即 bit0 , mask0 = 1<<1 ,1<<1-1 , 所以bit0=2 , mask0=1
第2行没有定义常量
第3行没有指定表达式，继承第1行，即 bit0 , mask0 = 1<<3 ,1<<3-1 , 所以bit0=8 , mask0=7

实现原理

iota标识符仅能用于常量声明语句中，它的取值与常量声明块中的代码行数强相关，可以说它标识的正是常量声明语句中的行数(从0开始)。那么它为什么会表现出这样子的行为呢？

答案在于编译器处理常量声明语句的方式，

在编译器代码中，每个常量声明语句使用ValueSpec结构表示：

ValueSpec struct {Doc *CommentGroup      //associated documentation ; or nilNames []*Ident       //value names (len(Names) > 0)Type Expr                  //value type ; or nilValues []Expr          //initial values ; or nilComment *CommentGroup  //line comments ; or nil
}

ValueSpec 结构不仅可以用来表示常量声明，还可以表示变量声明，不过它仅表示一行声明语句，比如：

const (//常量的注释(文档)a , b = iota ,iota    //常量的行注释
)

上面的常量声明块中仅包括一行声明语句，该语句对应一个ValueSpec结构。

Doc表示块注释，往往会出现在文档的注释中
Name表示常量的名字，使用切片表示单行语句中声明的多个常量
Type 为常量类型
Value为常量值，与Name对应，表示常量的初始值
Comment表示行注释

编译器在构造常量时，实际上会编译ValueSpec结构中的Names切片来逐个生成常量。相关代码比较复杂，下面给出构造常量的伪算法，从中可以看出iota的作用。

通常const语句块中包含多行常量声明，那么就会对应多个ValueSpec结构，我们使用ValueSpecs表示多个ValueSpec结构，编译器构造常量的过程如下：

for iota,spec := range ValueSpecs {for i,name := range spec.Names {obj := NewConst(name,iota...)...}
}

由上面的代码可以看出iota的本质，它仅代表常量声明的索引，所以它会表现出以下特征：

单个const声明块中从0开始取值
单个const声明块中，每增加一行声明，iota的取值增1，即便声明中没有使用iota也是如此
单行声明语句中，即便出现多个iota，iota的取值也会保持不变