驚!Go里面居然有這樣精妙的小函數!
本文轉載自微信公眾號「Gopher指北」,作者新世界雜貨鋪。轉載本文請聯系Gopher指北公眾號。
各位哥麻煩騰個道,前面是大型裝逼現場。
首先老許要感謝他人的認同,這是我樂此不彼的動力,同時我也需要反思。這位小姐姐還是比較委婉, 但用我們四川話來說,前一篇文章的標題是真的cuo。
老許反復思考后決定嘩眾取寵一波,感嘆號雙連取名曰“驚!Go里面居然有這樣精妙的小函數!”。下面就讓我們來看看和標題沒那么符合的一些小函數。
返回a/b向上舍入最接近的整數
- func divRoundUp(n, a uintptr) uintptr {
- return (n + a - 1) / a
- }
這個方法用過的人應該不少,最典型的就是分頁計算。
判斷x是否為2的n次冪
- func isPowerOfTwo(x uintptr) bool {
- return x&(x-1) == 0
- }
這個也挺容易理解的,唯一需要注意的是x需要大于0,因為該等式0也是成立的。
向上/下將x舍入為a的倍數,且a必須是2的n次冪
- // 向上將x舍入為a的倍數,例如:x=6,a=4則返回值為8
- func alignUp(x, a uintptr) uintptr {
- return (x + a - 1) &^ (a - 1)
- }
- // 向上將x舍入為a的倍數,例如:x=6,a=4則返回值為4
- func alignDown(x, a uintptr) uintptr {
- return x &^ (a - 1)
- }
在這里老許再次明確一個概念,2的n次冪即為1左移n位。然后上述代碼中^為單目運算法按位取反,則^ (a - 1)的運算結果是除了最低n位為0其余位全為1。剩余的部分則是一個簡單的加減運算以及按位與。
上述代碼分開來看每一部分都認識,合在一起就一臉懵逼了。幸運的是,經過老許的不懈努力終于找到了一種能夠理解的方式。
以x=10,a=4為例。a為2的2次冪即1左移2位。x可看作兩部分之和,第一部分x1為0b1000,第二部分x2為0b0011。x的拆分方式是1左移n位可得到a來決定的,即x的最低n位為x2,x1則為x-x2。因此x1相當于0b10左移2位得到,即x1已經是a的整數倍,此時x2只要大于0則x2+a-1一定會向前進1,x1+1或x1不就是x向上舍入的a的整數倍嘛,最后和^ (a - 1)進行與運算將最低2位清零得到最終的返回結果。
有一說一,我肯定是寫不出這樣的邏輯,這也令我不得不感嘆大佬們對計算機的理解簡直出神入化。這樣的函數牛逼歸牛逼,但是在實際開發中還是盡量少用。一是有使用場景的限制(a必須為2的n次冪),二是不易理解,當然炫技和裝逼除外(性能要求極高也除外)。
布爾轉整形
- // bool2int returns 0 if x is false or 1 if x is true.
- func bool2int(x bool) int {
- return int(uint8(*(*uint8)(unsafe.Pointer(&x))))
- }
如果讓我來寫這個函數,一個稀松平常的switch就完事兒,現在我又多了一種裝逼的套路。老許在這里特別友情提示,字節切片和字符串也可使用上述方式進行相互轉換。
計算不同類型最低位0的位數
- var ntz8tab = [256]uint8{
- 0x08, ..., 0x00,
- }
- // Ctz8 returns the number of trailing zero bits in x; the result is 8 for x == 0.
- func Ctz8(x uint8) int {
- return int(ntz8tab[x])
- }
- const deBruijn32ctz = 0x04653adf
- var deBruijnIdx32ctz = [32]byte{
- 0, 1, 2, 6, 3, 11, 7, 16,
- 4, 14, 12, 21, 8, 23, 17, 26,
- 31, 5, 10, 15, 13, 20, 22, 25,
- 30, 9, 19, 24, 29, 18, 28, 27,
- }
- // Ctz32 counts trailing (low-order) zeroes,
- // and if all are zero, then 32.
- func Ctz32(x uint32) int {
- x &= -x // isolate low-order bit
- y := x * deBruijn32ctz >> 27 // extract part of deBruijn sequence
- i := int(deBruijnIdx32ctz[y]) // convert to bit index
- z := int((x - 1) >> 26 & 32) // adjustment if zero
- return i + z
- }
- const deBruijn64ctz = 0x0218a392cd3d5dbf
- var deBruijnIdx64ctz = [64]byte{
- 0, 1, 2, 7, 3, 13, 8, 19,
- 4, 25, 14, 28, 9, 34, 20, 40,
- 5, 17, 26, 38, 15, 46, 29, 48,
- 10, 31, 35, 54, 21, 50, 41, 57,
- 63, 6, 12, 18, 24, 27, 33, 39,
- 16, 37, 45, 47, 30, 53, 49, 56,
- 62, 11, 23, 32, 36, 44, 52, 55,
- 61, 22, 43, 51, 60, 42, 59, 58,
- }
- // Ctz64 counts trailing (low-order) zeroes,
- // and if all are zero, then 64.
- func Ctz64(x uint64) int {
- x &= -x // isolate low-order bit
- y := x * deBruijn64ctz >> 58 // extract part of deBruijn sequence
- i := int(deBruijnIdx64ctz[y]) // convert to bit index
- z := int((x - 1) >> 57 & 64) // adjustment if zero
- return i + z
- }
Ctz8、Ctz32和Ctz64分別計算無符號8、32、64位數最低位為0的個數,即某個數左移的位數。
函數的作用通過翻譯倒是能理解,我也能深刻的明白這是典型的空間換時間,然而要問一句為什么我是萬萬答不上來的。不過老許已經替你們找好了答案,原因就藏在這篇Using de Bruijn Sequences to Index a 1 in a Computer Word論文中。歡迎巨佬們去挑戰一下,而我只想坐享其成,那么在巨佬們分析完這篇論文之前就讓這些函數安家在我的收藏欄里方便以后炫技。
這里特別說明,術業有專攻,我們不一定要所有東西都會,但要盡可能知道有這么一個東西存在。這即是老許為自己找的一個不去研究此論文的接口,也是寫下此篇文章的意義之一(萬一有人提到了Bruijn Sequences關鍵詞,我們也不至于顯得過分無知)。
math/bits包中的部分函數
如果有人知道這個包,那請原諒我的無知直接跳過本部分即可。老許發現這個包是源于ntz8tab變量所在文件runtime/internal/sys/intrinsics_common.go中的一句注釋。
- // Copied from math/bits to avoid dependence.
作為一個資深的CV工程師, 看到這句的第一反應就是我終于可以挺直腰桿了。適當Copy代碼不丟人!
math/bits這個包函數較多,老許挑幾個介紹即可,其余的還請各位讀者自行挖掘。
LeadingZeros(x uint) int: 返回x所有高位為0的個數。
TrailingZeros(x uint) int: 返回x最低位為0的個數。
OnesCount(x uint) int:返回x中bit位為1的個數。
Reverse(x uint) uint: 將x按bit位倒序后再返回。
Len(x uint) int: 返回表示x的有效bit位個數(高位中的0不計數)。
ReverseBytes(x uint) uint: 將x按照每8位一組倒序后返回。
將x逃逸至堆
- // Dummy annotation marking that the value x escapes,
- // for use in cases where the reflect code is so clever that
- // the compiler cannot follow.
- func escapes(x interface{}) {
- if dummy.b {
- dummy.x = x
- }
- }
- var dummy struct {
- b bool
- x interface{}
- }
老許是在reflect.ValueOf函數中發現此函數的調用,當時就覺著挺有意思。如今再次回顧也依舊佩服不已。讀書是和作者的對話,閱讀源碼是和開發者的對話,看到此函數就仿佛看到Go語言開發者們和編譯器斗智斗勇的場景。
讓出當前Processor
- // Gosched yields the processor, allowing other goroutines to run. It does not
- // suspend the current goroutine, so execution resumes automatically.
- func Gosched() {
- checkTimeouts()
- mcall(gosched_m)
- }
讓出當前的Processor,允許其他goroutine執行。在實際的開發當中老許還未遇到需要使用此函數的場景,但多了解總是有備無患。
最后,衷心希望本文能夠對各位讀者有一定的幫助。