Go编译器对常量表达式和其他表达式的评估是否有所不同

Question

为什么下面的代码无法编译？

package main

import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

var x int = 1

const (
    ONE     int = 1
    MIN_INT int = ONE << (unsafe.Sizeof(x)*8 - 1)
)

func main() {
    fmt.Println(MIN_INT)

}

我得到一个错误

main.go：12：常量2147483648溢出int

以上说法是正确的。是的，2147483648溢出int（在32位体系结构中）。但是移位操作将导致负值，即-2147483648。

但是相同的代码也可以工作，如果我将常量更改为变量并获得了预期的输出。

package main

import (
    "fmt"
    "unsafe"
)

var x int = 1

var (
    ONE     int = 1
    MIN_INT int = ONE << (unsafe.Sizeof(x)*8 - 1)
)

func main() {
    fmt.Println(MIN_INT)

}

Answer 1

在常量和非常量表达式之间的评估存在差异，这是因为常量是精确的：

数字常数表示任意精度的精确值， 并且不会溢出 。

输入的常量表达式不会溢出；如果结果不能用其类型表示，则为编译时错误（可以在编译时检测到）。

同一件事不适用于非常量表达式，因为在编译时无法检测到（只能在运行时检测到）。对变量的操作可能会溢出。

在第一个示例中， ONE是类型为type的类型常量int。这个常量表达式：

ONE << (unsafe.Sizeof(x)*8 - 1)

是一个常数移位表达式，适用于：Spec：常数表达式：

如果常量移位表达式的左操作数是未类型化的常量，则结果为整数常量；否则，结果为整数。
否则，它是与左操作数相同类型的常量，该常量必须是
整数类型
。

因此，shift表达式的结果必须适合，int因为这是一个常量表达式。但是由于没有，这是一个编译时错误。

在第二个示例 ONE中，它不是常量，而是type的变量int。因此，此处的移位表达式可能会并且将溢出，从而导致预期的负值。

笔记：

如果您ONE在第二个示例中将其更改为常量而不是变量，则会得到相同的错误（因为初始化器中的表达式将是常量表达式）。如果ONE在第一个示例中更改为变量，则该变量将不起作用，因为变量不能在常量表达式中使用（它必须是常量表达式，因为它会初始化常量）。

查找最小最大值的常量表达式

您可以使用以下解决方案，得出uint和int类型的最大值和最小值：

const (
    MaxUint = ^uint(0)
    MinUint = 0
    MaxInt  = int(MaxUint >> 1)
    MinInt  = -MaxInt - 1
)

func main() {
    fmt.Printf("uint: %d..%d\n", MinUint, MaxUint)
    fmt.Printf("int: %d..%d\n", MinInt, MaxInt)
}

输出（在Go Playground上尝试）：

uint: 0..4294967295
int: -2147483648..2147483647

其背后的逻辑在于Spec：常量表达式：

一元按位补数运算符^所使用的掩码与非常数规则匹配：对于无符号常量，掩码均为1，对于有符号和无类型常量，掩码均为-1。

因此，类型化常量表达式^uint(0)是类型，uint并且是的最大值uint：它的所有位都设置为1。假设整数使用2的补码表示：将其向左移动，1将获得max的值int，其中min
int值为-MaxInt - 1（-1由于该0值）。

推理不同的行为

为什么常量表达式没有溢出，非常量表达式没有溢出？

后者很简单：在大多数其他（编程）语言中，都有溢出。因此，这种行为与其他语言一致，并且具有其优势。

真正的问题是第一个：为什么常量表达式不允许溢出？

Go中的常量不仅仅是类型化变量的值：它们表示 任意精度的精确值 。如果您要为一个 类型化的 常量分配一个值，那么请保持“ 精确
”一词，允许溢出并分配一个完全不同的值实际上并不能达到 精确 。

展望未来，这种类型的检查和禁止溢出可能会捕获如下错误：

type Char byte
var c1 Char = 'a' // OK
var c2 Char = '世' // Compile-time error: constant 19990 overflows Char

这里会发生什么？c1 Char = 'a'之所以有效，'a'是因为它是一个rune常量，并且rune是的别名int32，并且'a'具有97适合byte的有效范围（即0..255）的数值。

但是会c2 Char = '世'导致编译时错误，因为符文的'世'数值19990不适合byte。如果允许溢出，您的代码将编译并分配22数值（'\x16'），c2但显然这不是您的意图。通过禁止溢出，可以很容易地在编译时捕获此错误。

要验证结果：

var c1 Char = 'a'
fmt.Printf("%d %q %c\n", c1, c1, c1)

// var c2 Char = '世' // Compile-time error: constant 19990 overflows Char
r := '世'
var c2 Char = Char(r)
fmt.Printf("%d %q %c\n", c2, c2, c2)

输出（在Go Playground上尝试）：

97 'a' a
22 '\x16'