引言

不知道大家是否遇到打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)的需求？

結(jié)構(gòu)體的特點(diǎn)是有點(diǎn)像是一個盒子，但不同于 slice 與 map，它里面可以放很多不同類型的東西，如數(shù)字、字符串、slice、map 或者其他結(jié)構(gòu)體。

但，如果我們想看看盒子中內(nèi)容，該怎么辦呢？這時我們就要能打印結(jié)構(gòu)體了。

打印結(jié)構(gòu)體的能力其實(shí)挺重要的，它能幫我們檢查理解代碼，提高調(diào)試效率，確保代碼運(yùn)行正確。

本文讓我們以此為話題，聊聊 GO 語言中如何打印結(jié)構(gòu)體。這些方法，基本上同樣適用于其他復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

讓我們直接開始吧！

定義結(jié)構(gòu)體

首先，我們來定義一個結(jié)構(gòu)體，它會被接下來所有的方法用到。

代碼如下所示：

type Author struct {
    Name string
    Age  int8
    Sex  string
}

type Article struct {
    ID      int64
    Title   string
    Author  *Author
    Content string
}

我們定義了一個 Article 結(jié)構(gòu)體用于表示一篇文章，內(nèi)部包含內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了 ID、Title 和 Content 基礎(chǔ)屬性，還有一個字段是 Author 結(jié)構(gòu)體指針，用于保存作者信息。

我將先介紹四種基本的方式。

使用 fmt.Printf

最簡單的方法是使用 fmt.Printf 函數(shù)，如果希望顯示一些詳情，可和 %+v 格式化符號配合。這樣可以直接打印出結(jié)構(gòu)體的字段名和值。

我們可以這樣打印它，代碼如下：

func main() {
    article := Article{
        ID:      1,
        Title:   "How to Print a Structure in Golang",
        Author:  &Author{"poloxue", 18, "male"},
        Content: "This is a blog post",
    }
    fmt.Printf("%+v\n", article)
}

輸出：

{ID:1 Title:How to Print a Structure in Golang Author:0xc0000900c0 Content:This is a blog post}

如上所示，這段代碼會打印出 article 結(jié)構(gòu)體的所有字段值。不過，如果仔細(xì)觀察，會發(fā)現(xiàn)它的 Author 字段只打印了指針地址 - Author:0xc0000900c0 ，沒有輸出它的內(nèi)容。

這其實(shí)是符合預(yù)期的。*Author 是指針類型，它的值自然就是地址。

如果我就想打印 Author 字段的內(nèi)容，可通過用 fmt.Printf 打印指針實(shí)際指向內(nèi)容。

fmt.Print("%+v\n", article.Author)

輸出：

&{Name:poloxue Age:18 Sex:male}

我在測試的時候，發(fā)現(xiàn)個有趣的現(xiàn)象：

如果打印的是結(jié)構(gòu)體指針，它會自動解引用，即能把內(nèi)容打印出來。如上的代碼所示，無論是

Printf("%+v\n", article.Author)

還是

Printf("%\n", *article.Author)

都能打印出結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容。

但如果打印的結(jié)構(gòu)體，包含結(jié)構(gòu)體指針字段，則不會將內(nèi)容打印出來，而只會打印地址，即指針值。

我猜測，如此設(shè)計(jì)的原因是為了防止深層遞歸，或者循環(huán)引用。

想明白的話，似乎是個顯而易見的事情。

實(shí)現(xiàn) String 方法

除了以上將 Author 字段單獨(dú)拿出打印，我們還有其他方法實(shí)現(xiàn)嗎？當(dāng)然有，這就是本節(jié)要說的 - 實(shí)現(xiàn) String 方法。

這其實(shí)是 Go 提供的一種機(jī)制，一個類型如果滿足 Stringer 接口，即實(shí)現(xiàn)了 String 方法，打印時返回的就是 String 方法的返回內(nèi)容。

Stringer 定義如下：

type Stringer interface {
    String() string
}

當(dāng)我們使用 fmt.Printf 打印結(jié)構(gòu)體時，就會調(diào)用定義的 String 方法，控制結(jié)構(gòu)體的輸出格式。例如：

func (a Article) String() string {
    return fmt.Sprintf("Title: %s, Author: %s, Content: %s", a.Title, a.Author.Name, a.Content)
}

func main() {
    article := Article{
        ID:      1,
        Title:   "How to Print a Structure in Golang",
        Author:  &Author{"poloxue", 18, "male"},
        Content: "This is a blog post",
    }
    fmt.Println(article)
}

輸出：

Title: How to Print a Structure in Golang, Author: poloxue, Content: This is a blog post

檢查結(jié)果，的確是 String 方法中定義的形式?，F(xiàn)在，我們可以隨心所欲定義打印格式了。

這種方式還有一個特點(diǎn)，就是性能高。畢竟，它沒有任何啰嗦，直接到拿到結(jié)果。

到這里，我們已經(jīng)有能力打印結(jié)構(gòu)體了。但這里也有些缺點(diǎn)。

首先，不夠美觀，輸出結(jié)構(gòu)易讀性差。這不利于快速定位。

其次，每次都要自定義輸出。如果只是為了 debug 調(diào)試代碼，而不是功能代碼，希望有更方便方式直接打印出所有內(nèi)容。

json.MarshalIndent

首先，如何實(shí)現(xiàn)美化輸出呢？

如果你想要一個更美觀的輸出格式，最便捷的方式，可使用標(biāo)準(zhǔn)庫 encoding/json 的 json.MarshalIndent 函數(shù)，它會將結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)換為 JSON 格式，且能控制縮進(jìn)，使輸出更易于閱讀。

示例代碼，如下所示：

import (
    "encoding/json"
    "fmt"
)

func main() {
    article := Article{
        ID:      1,
        Title:   "How to Print a Structure in Golang",
        Author:  &Author{"poloxue", 18, "male"},
        Content: "This is a blog post",
    }
    articleJSON, _ := json.MarshalIndent(article, "", "    ")
    fmt.Println(string(articleJSON))
}

如上的代碼中，json.MarshalIndent 的第三個參數(shù)表示縮進(jìn)的大小。我們看下代碼的輸出吧。

輸出：

{
    "ID": 1,
    "Title": "How to Print a Structure in Golang",
    "Author": {
        "Name": "poloxue",
        "Age": 18,
        "Sex": "male"
    },
    "Content": "This is a blog post"
}

以這樣美觀的 JSON 格式打印的 Article 結(jié)構(gòu)體，明顯易讀了許多。

reflect 包打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)

如果想完全控制結(jié)構(gòu)體打印，還可使用 reflect 包。它不僅僅是可以拿到 Go 變量的值，其他信息，如結(jié)構(gòu)體的字段名和類型，都可輕而易舉拿到。

這也是為什么可通過 reflect 包能最大粒度控制輸出格式。

示例代碼，如下所示：

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    article := Article{
        ID:      1,
        Title:   "How to Print a Structure in Golang",
        Author:  &Author{"poloxue", 18, "male"},
        Content: "This is a blog post",
    }

    val := reflect.ValueOf(article)
    for i := 0; i < val.NumField(); i++ {
        field := val.Type().Field(i)
        fmt.Printf(
            "Type: %v, Field: %s, Value: %v\n",
            field.Type,
            field.Name,
            val.Field(i),
        )
    }
}

輸出：

Type: int64, Field: ID, Value: 1
Type: string, Field: Title, Value: How to Print a Structure in Golang
Type: *main.Author, Field: Author, Value: &{poloxue 18 male}
Type: string, Field: Content, Value: This is a blog post

我們輸出了字段類型、名稱和值。

當(dāng)然，reflect 提供了靈活性，但具體的打印格式，我們就要自己按需求自行定義。前面介紹的 Printf 函數(shù)，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)本質(zhì)上也依賴了 reflect 。

如果想要深度打印信息，即使是指針類型字段，也可通過 reflect 繼續(xù)深度打印。

代碼類似于：

if field.Type.Kind() == reflect.Pointer {
    fmt.Println(val.Field(i).Elem())
}

即如果是指針類型，通過 Elem() 繼續(xù)深入它的內(nèi)部。

當(dāng)然，如果你希望得到結(jié)構(gòu)體類型相關(guān)信息。reflect 甚至可以在結(jié)構(gòu)體沒有實(shí)例化打印其類型的詳情。

func printStructType(t reflect.Type) {
    for i := 0; i < t.NumField(); i++ {
        field := t.Field(i)
        fmt.Printf("%s: %s\n", field.Name, field.Type)
    }
}

func main() {
    t := reflect.TypeOf((*Article)(nil)).Elem()
    printStructType(t)
}

核心就是那句 (*Article)(nil) 得到一個類型為 *Article 的 nil。也算是類型內(nèi)存空間的占用。

性能壓測

我嘗試了不同的打印方法后，也進(jìn)行了一個簡單的性能測試。

測試結(jié)果如下所示：

BenchmarkFmtPrintf-16              2631248     447.3 ns/op
BenchmarkJSONMarshalIndent-16       997448      1016 ns/op
BenchmarkCustomStringMethod-16     5135541     225.5 ns/op
BenchmarkReflection-16             2030233     594.9 ns/op

測試結(jié)果顯示，使用自定義的 String 方法是最快的，而 json.MarshalIndent 則是最慢的。

這意味著如果你關(guān)心程序的運(yùn)行速度，最好使用自定義的String方法來打印結(jié)構(gòu)體。

這里單獨(dú)提醒一點(diǎn)，因?yàn)?nbsp;fmt.Printf 的內(nèi)部是使用反射，所以要能測試出 String() 自定義的效果，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)就不要用 fmt.Sprintf 等方法格式化字符，而是推薦使用 strconv 中的一些函數(shù)。

示例代碼：

func (a Article) String() string {
    return "{ID:" + strconv.Itoa(int(a.ID)) + ", Title:" + a.Title + ",AuthorName:" + a.Author.Name + "}"
}

這樣才能真正意義上測試出 String 自定義的優(yōu)勢。不靠套娃，最終得到用了 String 等于沒用的效果。

如果想知道為什么 strconv 更快，可閱讀我之前的一篇文章：GO 中高效 int 轉(zhuǎn)換 string 的方法與源碼剖析。

三方庫

前面介紹了 4 種打印結(jié)構(gòu)內(nèi)容的方案，。特別是第四種，提供了最大化的自由度。但缺點(diǎn)是要自定義，非常麻煩。

接下來，我嘗試推薦一些好用的三方庫，它們將我們常用的一些模式實(shí)踐成庫，便于我們使用。

go-spew

我們首先來看看一個叫做 go-spew 的第三方庫。

這個庫提供了深度打印 Go 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的功能，對于調(diào)試非常有用。它可以遞歸地打印出結(jié)構(gòu)體的字段，即使是嵌套的結(jié)構(gòu)體也能打印出來。

例如：

import "github.com/davecgh/go-spew/spew"

func main() {
    article := Article{
        ID:      1,
        Title:   "How to Print a Structure in Golang",
        Author:  &Author{"poloxue", 18, "male"},
        Content: "This is a blog post",
    }
    spew.Dump(article)
}

這樣會詳細(xì)地打印出 article 結(jié)構(gòu)體的所有內(nèi)容。

輸出如下：

(main.Article) {
 ID: (int64) 1,
 Title: (string) (len=34) "How to Print a Structure in Golang",
 Author: (*main.Author)(0xc000100330)({
  Name: (string) (len=7) "poloxue",
  Age: (int8) 18,
  Sex: (string) (len=4) "male"
 }),
 Content: (string) (len=19) "This is a blog post"

可以看出，上面的輸出內(nèi)容包含的信息非常豐富。

如果希望自定義打印格式，可通過 spew 提供的 ConfigState 配置，如縮進(jìn)，打印深度。

示例代碼：

// 設(shè)置 spew 的配置
spewConfig := spew.ConfigState{
    Indent:                  "\t", // 索引為 Tab
    DisableMethods:          true,
    DisablePointerMethods:   true,
    DisablePointerAddresses: true,
    MaxDepth:                1, // 設(shè)置打印深度為 1
}

spewConfig.Dump(article)

輸出：

(main.Article) {
    ID: (int64) 1,
    Title: (string) (len=34) "How to Print a Structure in Golang",
    Author: (*main.Author)({
        <max depth reached>
    }),
    Content: (string) (len=19) "This is a blog post"
}

因?yàn)?，我將打印深度配置?1，可以看到 Author 的字段的內(nèi)容是沒有打印的。

更多能力可自行探索。

pretty

除了 go-spew，還有一些沒那么強(qiáng)大，但也還不錯的庫，方便我們調(diào)試復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如 pretty[1]。

import (
    "fmt"
    "github.com/kr/pretty"
)

func main() {
  // 省略 ...
  fmt.Printf("%# v\n", pretty.Formatter(article))
}

輸出：main.Article{
    ID:      1,
    Title:   "How to Print a Structure in Golang",
    Author:  &main.Author{Name:"poloxue", Age:18, Sex:"male"},
    Content: "This is a blog post",
}

輸出結(jié)果為格式化的結(jié)構(gòu)體輸出。

這兩個庫都已經(jīng)處于很久不更新的狀態(tài)，但是功能滿足我們的需求。

結(jié)語

本文主要介紹了 Go 語言中打印結(jié)構(gòu)體的不同方法。我們從簡單的 fmt.Printf 到使用反射，甚至是第三方庫，我們是有很多選擇。

簡單主題深入起來，擴(kuò)展內(nèi)容也可很豐富。

關(guān)于打印結(jié)構(gòu)體這個主題，還有一個部分沒有談到，就是日志如何記錄類似結(jié)構(gòu)體等復(fù)雜結(jié)構(gòu)類型的變量，畢竟日志對于問題調(diào)試至關(guān)重要。后面有機(jī)會，可單獨(dú)談下這個主題。

最后，希望這篇文章能幫助你在打印調(diào)試 GO 結(jié)構(gòu)體等復(fù)雜結(jié)構(gòu)時，不再迷茫。

以上就是Go打印結(jié)構(gòu)體提升代碼調(diào)試效率實(shí)例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Go打印結(jié)構(gòu)體的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！