函数应将 sha256/sha384/sha512 结果作为字节片返回

Question

我正在编写一个函数，它将输入数据作为字符串以及要调用的 SHA 算法的位大小。它应该将生成的哈希作为字节片返回（第一次尝试）：

package main

import (
    "crypto/sha256"
    "crypto/sha512"
    "errors"
    "fmt"
)

func main() {
    input := "This is a test."
    sha256, _ := shaSum(input, 256)
    sha384, _ := shaSum(input, 384)
    sha512, _ := shaSum(input, 512)
    fmt.Println(input, sha256, sha384, sha512)
}

func shaSum(data string, size uint) ([]byte, error) {
    input := []byte(data)
    switch size {
    case 256:
        return sha256.Sum256(input), nil
    case 384:
        return sha512.Sum384(input), nil
    case 512:
        return sha512.Sum512(input), nil
    default:
        return nil, errors.New("unsupported sha size")
    }
}

这当然行不通：

$ go run shasum.go
# command-line-arguments
./shasum.go:22:23: cannot use sha256.Sum256(input) (type [32]byte) as type []byte in return argument
./shasum.go:24:23: cannot use sha512.Sum384(input) (type [48]byte) as type []byte in return argument
./shasum.go:26:23: cannot use sha512.Sum512(input) (type [64]byte) as type []byte in return argument

所以我尝试从哈希函数的返回值中获取一个切片，在每次调用后添加[:]（第二次尝试）：

func shaSum(data string, size uint) ([]byte, error) {
    input := []byte(data)
    switch size {
    case 256:
        return sha256.Sum256(input)[:], nil
    case 384:
        return sha512.Sum384(input)[:], nil
    case 512:
        return sha512.Sum512(input)[:], nil
    default:
        return nil, errors.New("unsupported sha size")
    }
}

这也不起作用：

$ go run shasum.go
# command-line-arguments
./shasum.go:22:30: invalid operation sha256.Sum256(input)[:] (slice of unaddressable value)
./shasum.go:24:30: invalid operation sha512.Sum384(input)[:] (slice of unaddressable value)
./shasum.go:26:30: invalid operation sha512.Sum512(input)[:] (slice of unaddressable value)

所以我尝试获取返回值的地址，使用括号确保先取表达式的地址，然后再切片（第三次尝试）：

func shaSum(data string, size uint) ([]byte, error) {
    input := []byte(data)
    switch size {
    case 256:
        return (&(sha256.Sum256(input)))[:], nil
    case 384:
        return (&(sha512.Sum384(input)))[:], nil
    case 512:
        return (&(sha512.Sum512(input)))[:], nil
    default:
        return nil, errors.New("unsupported sha size")
    }
}

产生此错误消息：

$ go run shasum.go
# command-line-arguments
./shasum.go:22:10: cannot take the address of sha256.Sum256(input)
./shasum.go:24:10: cannot take the address of sha512.Sum384(input)
./shasum.go:26:10: cannot take the address of sha512.Sum512(input)

所以我放弃并使用额外的行来解决它（第四次尝试）：

func shaSum(data string, size uint) ([]byte, error) {
    input := []byte(data)
    switch size {
    case 256:
        bytes := sha256.Sum256(input)
        return bytes[:], nil
    case 384:
        bytes := sha512.Sum384(input)
        return bytes[:], nil
    case 512:
        bytes := sha512.Sum512(input)
        return bytes[:], nil
    default:
        return nil, errors.New("unsupported sha size")
    }
}

最终编译并运行。现在我想知道：为什么第四次尝试有效而其他尝试（尤其是第三次尝试）无效？一个好的解决方案会是什么样子？有没有办法像第四次尝试那样避免那些额外的行？

编辑：我的问题的根本问题不是如何从字节数组转换为字节切片，而是我对可寻址性概念以及如何表达解决方案缺乏了解我在惯用 Go 中遇到的问题。

Answer 1

语言规范states this about the slice operator：

如果切片操作数是一个数组，它必须是可寻址的，并且切片操作的结果是一个与数组元素类型相同的切片。

和this about addressability:

操作数必须是可寻址的，即变量、指针间接或切片索引操作；或可寻址结构操作数的字段选择器；或可寻址数组的数组索引操作。

由此可见，第四次尝试是唯一有效的尝试。

这是使用hash.Hash 接口的另一种方法。

var hashFactory = map[int]func() hash.Hash{
    256: sha256.New,
    384: sha512.New384,
    512: sha512.New,
}

func shaSum(data string, size int) ([]byte, error) {
    f := hashFactory[size]
    if f == nil {
        return nil, errors.New("unsupported sha size")
    }
    h := f()
    io.WriteString(h, data)
    return h.Sum(nil), nil
}

Answer 2

重要的是，请注意sha256.Sum256 function（和其他 SHA 函数）的签名返回一个 array，它与 slice 完全不同。这篇文章清楚地解释了区别：Go Slices: usage and internals。

为了说明，请考虑以下几点：

x := [3]int{1, 2, 3} // x has type [3]int
y := []int(x) // ERROR: cannot convert x (type [3]int) to type []int

这就是为什么您的每次尝试都不起作用的原因：

1. shaSum 函数返回一个 ([]byte, error) 元组，但每个 return 语句都试图返回 ([Size]byte, error)，因此编译器会抱怨类型不匹配。

2. 每个sha*.Sum* 函数返回一个([Size]byte, error) 元组；您不能在这样的元组上使用 [:] 运算符，只能在 arrays and slices 上使用。

3. 与上面的 #2 类似，您只能在 addressable types 上使用 & 运算符，它不包括函数调用（或它们返回的值，直到它们存储在本地）。

4. 这个工作示例是惯用的 go。语言设计者故意选择优化以使读者更清楚，而不是作者的简写。