Go工具之generate

Go语言提供了一系列强大的工具，灵活使用这些工具，能够让我们的项目开发更加容易，工具集包含如下。

bug         start a bug report
build       compile packages and dependencies
clean       remove object files and cached files
doc         show documentation for package or symbol
env         print Go environment information
fix         update packages to use new APIs
fmt         gofmt (reformat) package sources
generate    generate Go files by processing source
get         add dependencies to current module and install them
install     compile and install packages and dependencies
list        list packages or modules
mod         module maintenance
run         compile and run Go program
test        test packages
tool        run specified go tool
version     print Go version
vet         report likely mistakes in packages

工具的源码位于$GOPATH/src/cmd/internal，本篇文章主要讨论Go工具generate。

Go语言的自动化工具

go generate常用于自动生成代码，它可以在代码编译之前根据源代码生成代码。当运行go generate时，它将扫描与当前包相关的源代码文件，找出所有包含"// go:generate"的注释语句，提取并执行该注释后的命令，命令为可执行程序。该过程类似于调用执行shell脚本。

使用方法

• 添加特殊注释

//go:generate command argument...

• 执行generate命令

$ go generate [-run regexp] [-n] [-v] [-x] [build flags] [file.go... | packages]

注意事项

• 该特殊注释必须包含在.go源码文件中。
• 每个源码文件可以包含多个generate特殊注释。
• go generate不会被类似go build，go get，go test等命令触发执行，必须由开发者显式使用。
• 命令执行是串行的，如果出错，后续命令不再执行。
• 特殊注释必须以“//go:generate”开头，双斜线之后没有空格。
• 执行命令必须是系统PATH（echo $PATH）下的可执行程序。

使用示例

package main

import "fmt"

//go:generate echo GoGoGo!
//go:generate go run main.go
//go:generate echo $GOARCH $GOOS $GOFILE $GOLINE $GOPACKAGE

func main() {
 fmt.Println("go rum main.go!")
}

执行go generate命令

$ go generate
GoGoGo!
go rum main.go!
amd64 darwin main.go 7 main

为枚举常量实现String方法

看完上述generate的简单介绍，可能读者并没有感受到该工具的强大之处，小菜刀提供一个该工具的经典应用场景：为枚举常量实现String方法。

这里需要提及官方的另外一个工具stringer，它可以自动为整数常量集编写String()方法。由于stringer并不在Go官方发行版的工具集里，我们需要自行安装，执行如下命令。

go get golang.org/x/tools/cmd/stringer

这里引用stringer文档中的一个示例。代码如下，其定义了一组不同Pill类型的整数常量。

package painkiller

type Pill int

const (
    Placebo Pill = iota
    Aspirin
    Ibuprofen
    Paracetamol
    Acetaminophen = Paracetamol
)

为了进行调试或者其他原因，我们希望这些常量能够打印出来，这意味着Pill要有一个带有签名的方法。

func (p Pill) String() string

要实现它，非常简单。

func (p Pill) String() string {
    switch p {
    case Placebo:
        return "Placebo"
    case Aspirin:
        return "Aspirin"
    case Ibuprofen:
        return "Ibuprofen"
    case Paracetamol: // == Acetaminophen
        return "Paracetamol"
    }
    return fmt.Sprintf("Pill(%d)", p)
}

试想，如果我们的Pill名单里新增了一批药品名，每次增加或修改药品名，在相应的签名函数里，也都需要进行更改。这样岂不是很麻烦且很可能遗漏或出错？这时，我们可以通过 go generate + stringer的方案解决该问题。很简单，只需在定义Pill的代码中，增加一句注释语句即可。

//go:generate stringer -type=Pill

上面的命令，代表运行stringer工具来为Pill类型生成String方法，默认输出到pill_string.go文件中，执行如下。

$ go generate
$ cat pill_string.go
// Code generated by stringer -type Pill pill.go; DO NOT EDIT.

package painkiller

import "fmt"

const _Pill_name = "PlaceboAspirinIbuprofenParacetamol"

var _Pill_index = [...]uint8{0, 7, 14, 23, 34}

func (i Pill) String() string {
    if i < 0 || i+1 >= Pill(len(_Pill_index)) {
        return fmt.Sprintf("Pill(%d)", i)
    }
    return _Pill_name[_Pill_index[i]:_Pill_index[i+1]]
}

这样，每次我们对Pill类型有修改时，我们所需要做的就是运行以下语句即可。

$ go generate

当然，你要是觉得这样麻烦，或者担心忘记执行generate语句。那么，可以将go generate语句写入Makefile之中，置于go build命令之前，实现代码生成与编译的自动化。

值得一提的是，在Go源码文档中，大量采用了go generate+stringer的方案实现对枚举常量的String方法。在小菜刀本机Go 1.14.1的源码下，一共有23处使用，具体如下。

总结

本文主要介绍generate是什么，能做什么，如果想深入理解其内在实现逻辑，可以去看Go源码中生成代码的详细过程，例如sort包下通过genzfunc.go实现zfuncversion.go的生成。在Go源码宝库中，可以找到很多相似的实现逻辑，参照如下。

它们利用Go编译器提供的库，包括定义抽象语法树的 go/ast、解析抽象语法树的go/parser、解析用于格式化代码的 go/format、用于Go词法标记的go/token等。解析源文件并按照已有的模板生成新的代码，这一过程和Web 服务中利用模板生成 html 文件类似。

总结：减少代码的重复编写，保护头发！！

参考

https://golang.org/cmd/go/

https://blog.golang.org/generate

https://godoc.org/golang.org/x/tools/cmd/stringer

https://docs.google.com/document/d/1V03LUfjSADDooDMhe-_K59EgpTEm3V8uvQRuNMAEnjg/edit#