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golang的interface底层实现

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在 Go 语言中，interface 和函数一样，都是“第一公民”。interface 可以用在任何使用变量的地方。可以作为结构体内的字段，可以作为函数的形参和返回值，可以作为其他 interface 定义的内嵌字段。

interface 在大型项目中常常用来解耦。在层与层之间用 interface 进行抽象和解耦。由于 Go interface 非侵入的设计，使得抽象出来的代码特别简洁，这也符合 Go 语言设计之初的哲学。

1. interface

interface源码路径： https://github.com/golang/go/blob/master/src/runtime/runtime2.go

1.1 非空接口 iface

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type iface struct {
	tab  *itab         // 记录了接口类型信息和实现的方法
	data unsafe.Pointer // 指向真正的结构体地址
}

type itab struct {
	inter *interfacetype //接口自身的元信息
	_type *_type    	   //具体类型的元信息
	hash  uint32 			   //_type里也有一个同样的hash，此处多放一个是为了方便运行接口断言
	_     [4]byte
	fun   [1]uintptr 		//函数指针，指向具体类型所实现的方法
}
  1. 包含两个数据，一个指针指向真正的结构体地址，一个itab 记录了接口类型信息和实现的方法。
  2. fun字段其实是一个动态大小的数组，虽然声明时固定大小为1。使用时会直接通过fun指针获取其中的数据，该数组中保存的元素数量是不确定的。

示例说明：

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type People interface{
  Show()
}

func live() People {
  var stu *Student 
  return stu 
}

live( )返给上层的是一个People interface{}类型，也就是一个iface struct{}类型。stu为nil，只是iface中的data为nil而已，但是iface struct{}本身并不为nil

Figure-P234_6753

1.2 空接口 eface

空接口eface结构，由两个属性构成，一个是类型信息_type，另一个是数据信息。空接口不需要有方法，所以数据结构更简约。

qq730260-1

data属性：表示指向具体的实例数据的指针，它是一个unsafe.Pointer类型，相当于C语言的一个万能指针void∗。

_type类型： 此属性是Go语言中所有类型的公共描述，Go语言绝大多数的数据结构可以抽象成_type属性，是所有类型的公共描述，type负责决定data应该如何解释和操作，type的结构代码如下：

qq730260-2

函数调用的时候，会先转成eface再传参，所以判断nil永远不会为true。虽然内部的data指向了nil，但是data不等于nil。

2. 类型断言

2.1 相同内部函数可以转换

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package main

import "fmt"

type Car interface {
	Drive()
}
type TrafficTool interface {
	Drive() // 如果再增加一个函数就无法转换
}
type A struct {
}

func (a *A) Drive() {
	fmt.Println("a drive")
}

func main() {
	var a Car = &A{}
	var b = a.(TrafficTool)
	a.Drive()
	b.Drive()
}
/*
a drive
a drive
*/

2.2 断言

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func do(v interface{}) {
    n := v.(int)    // might panic
}

func do(v interface{}) {
    n, ok := v.(int)
    if !ok {
        // 断言失败处理
    }
}

这个过程体现在下面的几个函数上。

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// The assertXXX functions may fail (either panicking or returning false,
// depending on whether they are 1-result or 2-result).
func assertI2I(inter *interfacetype, i iface) (r iface) {
    tab := i.tab
    if tab == nil {
        // explicit conversions require non-nil interface value.
        panic(&TypeAssertionError{"", "", inter.typ.string(), ""})
    }
    if tab.inter == inter {
        r.tab = tab
        r.data = i.data
        return
    }
    r.tab = getitab(inter, tab._type, false)
    r.data = i.data
    return
}
func assertI2I2(inter *interfacetype, i iface) (r iface, b bool) {
    tab := i.tab
    if tab == nil {
        return
    }
    if tab.inter != inter {
        tab = getitab(inter, tab._type, true)
        if tab == nil {
            return
        }
    }
    r.tab = tab
    r.data = i.data
    b = true
    return
}

// 类似
func assertE2I(inter *interfacetype, e eface) (r iface)
func assertE2I2(inter *interfacetype, e eface) (r iface, b bool)

3. 头脑风暴

3.1 自动结构体指针方法

如果struct 实现了一个方法，编译的时候，再会偷偷的多实现一个指针struct的方法。

用指针实现了方法，不会增加一个新的。

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type A struct {
}

func (a A) Drive() {
	fmt.Println("a drive")
}

// 即使不写，编译的时候也会偷偷加上。但是反过来不会。
func (a *A) Drive() {
	fmt.Println("a drive")
}

3.2 nil 空接口 空结构体

  • nil 是空，是6种类型的零值（pointer,channel,fuc,interface,map,slice）。
  • nil 不等于 nil。
  • nil 不等于 空 struct。
  • 空 interface没赋值时等于 nil。赋值为nil了，这时候就不等于nil了（因为有了类型信息）。

3.3 总结

  • interface 分为两种，空接口 eface 和 非空接口 iface。
  • 参数interface之所以不等于nil，是因为内部的data指向了nil，但是data不等于nil。
  • 两个底层实现都有一个 _type 结构，进行断言。

4. 参考资料

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