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深入理解golang: interface源码分析

作者:互联网

分析接口的赋值,反射,断言的实现原理

版本:golang v1.12


interface底层使用2个struct表示的:efaceiface

一:接口类型分为2个#

1. 空接口#

Copy
//比如
var i interface{}

2. 带方法的接口#

Copy
//比如
type studenter interface {
    GetName() string
    GetAge()  int
}

二:eface 空接口定义#


空接口通过eface结构体定义实现,位于src/runtime/runtime2.go

Copy
type eface struct {
	_type *_type //类型信息
	data  unsafe.Pointer //数据信息,指向数据指针
}


可以看到上面eface包含了2个元素,一个是_type,指向对象的类型信息,一个 data,数据指针

三:_type 结构体#


_type 位于 src/runtime/type.go


_type 是go里面所有类型的一个抽象,里面包含GC,反射,大小等需要的细节,它也决定了data如何解释和操作。
里面包含了非常多信息 类型的大小、哈希、对齐以及种类等自动。


所以不论是空eface和非空iface都包含 _type 数据类型

Copy
type _type struct {
	size       uintptr //类型大小
	ptrdata    uintptr //含有所有指针类型前缀大小
	hash       uint32  //类型hash值;避免在哈希表中计算
	tflag      tflag   //额外类型信息标志
	align      uint8   //该类型变量对齐方式
	fieldalign uint8   //该类型结构字段对齐方式   
	kind       uint8   //类型编号
	alg        *typeAlg //算法表 存储hash和equal两个操作。map key便使用key的_type.alg.hash(k)获取hash值
	// gcdata stores the GC type data for the garbage collector.
	// If the KindGCProg bit is set in kind, gcdata is a GC program.
	// Otherwise it is a ptrmask bitmap. See mbitmap.go for details.
	gcdata    *byte   //gc数据
	str       nameOff        // 类型名字的偏移
	ptrToThis typeOff
}



_type 中的一些数据类型如下:

Copy
// typeAlg is 总是 在 reflect/type.go 中 copy或使用.
// 并保持他们同步.
type typeAlg struct {
	// 算出该类型的Hash
	// (ptr to object, seed) -> hash
	hash func(unsafe.Pointer, uintptr) uintptr
	// 比较该类型对象
	// (ptr to object A, ptr to object B) -> ==?
	equal func(unsafe.Pointer, unsafe.Pointer) bool
}
type nameOff int32
type typeOff int32


但是各个类型需要的类型描叙是不一样的,比如chan,除了chan本身外,还需要描述其元素类型,而map则需要key类型信息和value类型信息等:

Copy
//src/runtime/type.go

type ptrtype struct {
	typ  _type
	elem *_type
}

type chantype struct {
	typ  _type
	elem *_type
	dir  uintptr
}

type maptype struct {
	typ        _type
	key        *_type
	elem       *_type
	bucket     *_type // internal type representing a hash bucket
	keysize    uint8  // size of key slot
	valuesize  uint8  // size of value slot
	bucketsize uint16 // size of bucket
	flags      uint32
}


看上面的类型信息,第一个自动都是 _type,接下来也定义了一堆类型所需要的信息(如子类信息),这样在进行类型相关操作时,可通过一个字(typ *_type)即可表述所有类型,然后再通过_type.kind可解析出其具体类型,最后通过地址转换即可得到类型完整的”_type树”,参考reflect.Type.Elem()函数:

Copy
// reflect/type.go
// reflect.rtype结构体定义和runtime._type一致  type.kind定义也一致(为了分包而重复定义)
// Elem()获取rtype中的元素类型,只针对复合类型(Array, Chan, Map, Ptr, Slice)有效
func (t *rtype) Elem() Type {
	switch t.Kind() {
	case Array:
		tt := (*arrayType)(unsafe.Pointer(t))
		return toType(tt.elem)
	case Chan:
		tt := (*chanType)(unsafe.Pointer(t))
		return toType(tt.elem)
	case Map:
		tt := (*mapType)(unsafe.Pointer(t))
		return toType(tt.elem)
	case Ptr:
		tt := (*ptrType)(unsafe.Pointer(t))
		return toType(tt.elem)
	case Slice:
		tt := (*sliceType)(unsafe.Pointer(t))
		return toType(tt.elem)
	}
	panic("reflect: Elem of invalid type")
}

四:没有方法的interface赋值后内部结构#


对于没有方法的interface赋值后的内部结构是怎样的呢?
可以先看段代码:

Copy
import (
	"fmt"
	"strconv"
)

type Binary uint64

func main() {
	b := Binary(200)
	any := (interface{})(b)
	fmt.Println(any)
}


输出200,赋值后的结构图是这样的:

图片来自:https://blog.csdn.net/i6448038/article/details/82916330


对于将不同类型转化成type万能结构的方法,是运行时的convT2E方法,在runtime包中。
以上,是对于没有方法的接口说明。
对于包含方法的函数,用到的是另外的一种结构,叫iface

五:iface 非空接口#


iface结构体表示非空接口:

iface#

Copy
// runtime/runtime2.go
// 非空接口
type iface struct {
    tab  *itab
    data unsafe.Pointer //指向原始数据指针
}

itab#


itab结构体是iface不同于eface,比较关键的数据结构

Copy
// runtime/runtime2.go
// 非空接口的类型信息
type itab struct {
    //inter 和 _type 确定唯一的 _type类型
    inter  *interfacetype    // 接口自身定义的类型信息,用于定位到具体interface类型
    _type  *_type        // 接口实际指向值的类型信息-实际对象类型,用于定义具体interface类型
    hash int32          //_type.hash的拷贝,用于快速查询和判断目标类型和接口中类型是一致
    _     [4]byte
    fun  [1]uintptr //动态数组,接口方法实现列表(方法集),即函数地址列表,按字典序排序
                    //如果数组中的内容为空表示 _type 没有实现 inter 接口
                    
}


属性interfacetype类似于_type,其作用就是interface的公共描述,类似的还有maptypearraytypechantype…其都是各个结构的公共描述,可以理解为一种外在的表现信息。interfacetype源码如下:

Copy
// runtime/type.go
// 非空接口类型,接口定义,包路径等。
type interfacetype struct {
   typ     _type
   pkgpath name
   mhdr    []imethod      // 接口方法声明列表,按字典序排序
}

// 接口的方法声明,一种函数声明的抽象
// 比如:func Print() error
type imethod struct {
   name nameOff          // 方法名
   ityp typeOff                // 描述方法参数返回值等细节
}

type nameOff int32
type typeOff int32

method 存的是func 的声明抽象,而 itab 中的 fun 字段才是存储 func 的真实切片。


非空接口(iface)本身除了可以容纳满足其接口的对象之外,还需要保存其接口的方法,因此除了data字段,iface通过tab字段描述非空接口的细节,包括接口方法定义,接口方法实现地址,接口所指类型等。iface是非空接口的实现,而不是类型定义,iface的真正类型为interfacetype,其第一个字段仍然为描述其自身类型的_type字段。

六:iface整体结构图#


图片来自:https://blog.csdn.net/i6448038/article/details/82916330

七:含有方法的interface赋值后的内部结构#


含有方法的interface赋值后的内部结构是怎样的呢?

Copy
package main

import (
	"fmt"
	"strconv"
)

type Binary uint64
func (i Binary) String() string {
	return strconv.FormatUint(i.Get(), 10)
}

func (i Binary) Get() uint64 {
	return uint64(i)
}

func main() {
	b := Binary(200)
	any := fmt.Stringer(b)
	fmt.Println(any)
}


首先,要知道代码运行结果为:200。
其次,了解到fmt.Stringer是一个包含String方法的接口。

Copy
type Stringer interface {
	String() string
}


最后,赋值后接口Stringer的内部结构为:

八:参考:#

https://wudaijun.com/2018/01/go-interface-implement/
https://blog.csdn.net/i6448038/article/details/82916330#comments

标签:iface,接口,golang,类型,源码,interface,Copy,type
来源: https://www.cnblogs.com/ExMan/p/13905698.html