Go 语言 示例: 深度相等判断

原文链接：https://gopl-zh.github.io/ch13/ch13-03.html

13.3. 示例: 深度相等判断

来自reflect包的DeepEqual函数可以对两个值进行深度相等判断。DeepEqual函数使用内建的==比较操作符对基础类型进行相等判断，对于复合类型则递归该变量的每个基础类型然后做类似的比较判断。因为它可以工作在任意的类型上，甚至对于一些不支持==操作运算符的类型也可以工作，因此在一些测试代码中广泛地使用该函数。比如下面的代码是用DeepEqual函数比较两个字符串slice是否相等。

func TestSplit(t *testing.T) {
    got := strings.Split("a:b:c", ":")
    want := []string{"a", "b", "c"};
    if !reflect.DeepEqual(got, want) { /* ... */ }
}

尽管DeepEqual函数很方便，而且可以支持任意的数据类型，但是它也有不足之处。例如，它将一个nil值的map和非nil值但是空的map视作不相等，同样nil值的slice 和非nil但是空的slice也视作不相等。

var a, b []string = nil, []string{}
fmt.Println(reflect.DeepEqual(a, b)) // "false"

var c, d map[string]int = nil, make(map[string]int)
fmt.Println(reflect.DeepEqual(c, d)) // "false"

我们希望在这里实现一个自己的Equal函数，用于比较类型的值。和DeepEqual函数类似的地方是它也是基于slice和map的每个元素进行递归比较，不同之处是它将nil值的slice（map类似）和非nil值但是空的slice视作相等的值。基础部分的比较可以基于reflect包完成，和12.3章的Display函数的实现方法类似。同样，我们也定义了一个内部函数equal，用于内部的递归比较。读者目前不用关心seen参数的具体含义。对于每一对需要比较的x和y，equal函数首先检测它们是否都有效（或都无效），然后检测它们是否是相同的类型。剩下的部分是一个巨大的switch分支，用于相同基础类型的元素比较。因为页面空间的限制，我们省略了一些相似的分支。

gopl.io/ch13/equal

func equal(x, y reflect.Value, seen map[comparison]bool) bool {
    if !x.IsValid() || !y.IsValid() {
        return x.IsValid() == y.IsValid()
    }
    if x.Type() != y.Type() {
        return false
    }

    // ...cycle check omitted (shown later)...

    switch x.Kind() {
    case reflect.Bool:
        return x.Bool() == y.Bool()
    case reflect.String:
        return x.String() == y.String()

    // ...numeric cases omitted for brevity...

    case reflect.Chan, reflect.UnsafePointer, reflect.Func:
        return x.Pointer() == y.Pointer()
    case reflect.Ptr, reflect.Interface:
        return equal(x.Elem(), y.Elem(), seen)
    case reflect.Array, reflect.Slice:
        if x.Len() != y.Len() {
            return false
        }
        for i := 0; i < x.Len(); i++ {
            if !equal(x.Index(i), y.Index(i), seen) {
                return false
            }
        }
        return true

    // ...struct and map cases omitted for brevity...
    }
    panic("unreachable")
}

和前面的建议一样，我们并不公开reflect包相关的接口，所以导出的函数需要在内部自己将变量转为reflect.Value类型。

// Equal reports whether x and y are deeply equal.
func Equal(x, y interface{}) bool {
    seen := make(map[comparison]bool)
    return equal(reflect.ValueOf(x), reflect.ValueOf(y), seen)
}

type comparison struct {
    x, y unsafe.Pointer
    t reflect.Type
}

为了确保算法对于有环的数据结构也能正常退出，我们必须记录每次已经比较的变量，从而避免进入第二次的比较。Equal函数分配了一组用于比较的结构体，包含每对比较对象的地址（unsafe.Pointer形式保存）和类型。我们要记录类型的原因是，有些不同的变量可能对应相同的地址。例如，如果x和y都是数组类型，那么x和x[0]将对应相同的地址，y和y[0]也是对应相同的地址，这可以用于区分x与y之间的比较或x[0]与y[0]之间的比较是否进行过了。

// cycle check
if x.CanAddr() && y.CanAddr() {
    xptr := unsafe.Pointer(x.UnsafeAddr())
    yptr := unsafe.Pointer(y.UnsafeAddr())
    if xptr == yptr {
        return true // identical references
    }
    c := comparison{xptr, yptr, x.Type()}
    if seen[c] {
        return true // already seen
    }
    seen[c] = true
}

这是Equal函数用法的例子:

fmt.Println(Equal([]int{1, 2, 3}, []int{1, 2, 3}))        // "true"
fmt.Println(Equal([]string{"foo"}, []string{"bar"}))      // "false"
fmt.Println(Equal([]string(nil), []string{}))             // "true"
fmt.Println(Equal(map[string]int(nil), map[string]int{})) // "true"

Equal函数甚至可以处理类似12.3章中导致Display陷入死循环的带有环的数据。

// Circular linked lists a -> b -> a and c -> c.
type link struct {
    value string
    tail *link
}
a, b, c := &link{value: "a"}, &link{value: "b"}, &link{value: "c"}
a.tail, b.tail, c.tail = b, a, c
fmt.Println(Equal(a, a)) // "true"
fmt.Println(Equal(b, b)) // "true"
fmt.Println(Equal(c, c)) // "true"
fmt.Println(Equal(a, b)) // "false"
fmt.Println(Equal(a, c)) // "false"

练习 13.1： 定义一个深比较函数，对于十亿以内的数字比较，忽略类型差异。

练习 13.2： 编写一个函数，报告其参数是否为循环数据结构。