转自 https://zhuanlan.zhihu.com/p/27652856

先看一段代码:

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
  1. func (x interface{}) {
    if x == nil {
    fmt.Println("empty interface")
    return
    }
    fmt.Println("non-empty interface")
    }
  2.  
  3. func main() {
    var x *int = nil
    Foo(x)
    }

上面的例子的输出结果如下

  1. 1
    2
  1. $ go run test_interface.go
    non-empty interface

可能你会感觉奇怪,为什么会是 non-empty inerface,那么继续往下看,你就会知道答案。

interface 底层结构

根据 interface 是否包含有 method,底层实现上用两种 struct 来表示:iface 和 eface。eface表示不含 method 的 interface 结构,或者叫 empty interface。对于 Golang 中的大部分数据类型都可以抽象出来 _type 结构,同时针对不同的类型还会有一些其他信息。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
  1. type eface struct {
    _type *_type
    data unsafe.Pointer
    }
  2.  
  3. type _type struct {
    size uintptr
    ptrdata uintptr // size of memory prefix holding all pointers
    hash uint32 // hash of type; avoids computation in hash tables
    tflag tflag // extra type information flags
    align uint8 // alignment of variable with this type
    fieldalign uint8 // alignment of struct field with this type
    kind uint8 // enumeration for C
    alg *typeAlg // algorithm table
    gcdata *byte // garbage collection data
    str nameOff // string form
    ptrToThis typeOff // type for pointer to this type, may be zero
    }

iface 表示 non-empty interface 的底层实现。相比于 empty interface,non-empty 要包含一些 method。method 的具体实现存放在 itab.fun 变量里。如果 interface 包含多个 method,这里只有一个 fun 变量怎么存呢?这个下面再细说。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
  1. type iface struct {
    tab *itab
    data unsafe.Pointer
    }
  2.  
  3. // layout of Itab known to compilers
    // allocated in non-garbage-collected memory
    // Needs to be in sync with
    // ../cmd/compile/internal/gc/reflect.go:/^func.dumptypestructs.
    type itab struct {
    inter *interfacetype
    _type *_type
    link *itab
    bad int32
    inhash int32 // has this itab been added to hash?
    fun [1]uintptr // variable sized
    }

我们使用实际程序来看一下。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
  1. package main
  2.  
  3. import (
    "fmt"
    )
  4.  
  5. type MyInterface interface {
    Print()
    }
  6.  
  7. type MyStruct struct{}
    func (ms MyStruct) Print() {}
  8.  
  9. func main() {
    x := 1
    var y interface{} = x
    var s MyStruct
    var t MyInterface = s
    fmt.Println(y, z)
    }

查看汇编代码。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
  1. $ go build -gcflags '-l' -o interface11 interface11.go
    $ go tool objdump -s "main.main" interface11
    TEXT main.main(SB) /Users/kltao/code/go/examples/interface11.go
    interface11.go:15 0x10870f0 65488b0c25a0080000 GS MOVQ GS:0x8a0, CX
    interface11.go:15 0x10870f9 483b6110 CMPQ 0x10(CX), SP
    interface11.go:15 0x10870fd 0f86de000000 JBE 0x10871e1
    interface11.go:15 0x1087103 4883ec70 SUBQ $0x70, SP
    interface11.go:15 0x1087107 48896c2468 MOVQ BP, 0x68(SP)
    interface11.go:15 0x108710c 488d6c2468 LEAQ 0x68(SP), BP
    interface11.go:17 0x1087111 48c744243001000000 MOVQ $0x1, 0x30(SP)
    interface11.go:17 0x108711a 488d057fde0000 LEAQ 0xde7f(IP), AX
    interface11.go:17 0x1087121 48890424 MOVQ AX, 0(SP)
    interface11.go:17 0x1087125 488d442430 LEAQ 0x30(SP), AX
    interface11.go:17 0x108712a 4889442408 MOVQ AX, 0x8(SP)
    interface11.go:17 0x108712f e87c45f8ff CALL runtime.convT2E(SB)
    interface11.go:17 0x1087134 488b442410 MOVQ 0x10(SP), AX
    interface11.go:17 0x1087139 4889442438 MOVQ AX, 0x38(SP)
    interface11.go:17 0x108713e 488b4c2418 MOVQ 0x18(SP), CX
    interface11.go:17 0x1087143 48894c2440 MOVQ CX, 0x40(SP)
    interface11.go:19 0x1087148 488d15b1000800 LEAQ 0x800b1(IP), DX
    interface11.go:19 0x108714f 48891424 MOVQ DX, 0(SP)
    interface11.go:19 0x1087153 488d542430 LEAQ 0x30(SP), DX
    interface11.go:19 0x1087158 4889542408 MOVQ DX, 0x8(SP)
    interface11.go:19 0x108715d e8fe45f8ff CALL runtime.convT2I(SB)

代码 17 行 var y interface{} = x 调用了函数 runtime.convT2E,将 int 类型的 x 转换成 empty interface。代码 19 行 var t MyInterface = s 将 MyStruct 类型转换成 non-empty interface: MyInterface。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
  1. func convT2E(t *_type, elem unsafe.Pointer) (e eface) {
    ...
  2.  
  3. x := newobject(t)
    typedmemmove(t, x, elem)
    e._type = t
    e.data = x
    return
    }
  4.  
  5. func convT2I(tab *itab, elem unsafe.Pointer) (i iface) {
    t := tab._type
  6.  
  7. ...
  8.  
  9. x := newobject(t)
    typedmemmove(t, x, elem)
    i.tab = tab
    i.data = x
    return
    }

看上面的函数原型,可以看出中间过程编译器将根据我们的转换目标类型的 empty interface 还是 non-empty interface,来对原数据类型进行转换(转换成 <_type, unsafe.Pointer> 或者 <itab, unsafe.Pointer>)。这里对于 struct 满不满足 interface 的类型要求(也就是 struct 是否实现了 interface 的所有 method),是由编译器来检测的。

itab

iface 结构中最重要的是 itab 结构。itab 可以理解为 pair 。当然 itab 里面还包含一些其他信息,比如 interface 里面包含的 method 的具体实现。下面细说。itab 的结构如下。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
  1. type itab struct {
    inter *interfacetype
    _type *_type
    link *itab
    bad int32
    inhash int32 // has this itab been added to hash?
    fun [1]uintptr // variable sized
    }

其中 interfacetype 包含了一些关于 interface 本身的信息,比如 package path,包含的 method。上面提到的 iface 和 eface 是数据类型(built-in 和 type-define)转换成 interface 之后的实体的 struc 大专栏  Golang Interface 解析t 结构,而这里的 interfacetype 是我们定义 interface 时候的一种抽象表示。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
  1. type interfacetype struct {
    typ _type
    pkgpath name
    mhdr []imethod
    }
  2.  
  3. type imethod struct { //这里的 method 只是一种函数声明的抽象,比如 func Print() error
    name nameOff
    ityp typeOff
    }

_type 表示 concrete type。fun 表示的 interface 里面的 method 的具体实现。比如 interface type 包含了 method A, B,则通过 fun 就可以找到这两个 method 的具体实现。这里有个问题 fun 是长度为 1 的 uintptr 数组,那么怎么表示多个 method 呢?看一下测试程序。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
  1. package main
  2.  
  3. type MyInterface interface {
    Print()
    Hello()
    World()
    AWK()
    }
  4.  
  5. func Foo(me MyInterface) {
    me.Print()
    me.Hello()
    me.World()
    me.AWK()
    }
  6.  
  7. type MyStruct struct {}
  8.  
  9. func (me MyStruct) Print() {}
    func (me MyStruct) Hello() {}
    func (me MyStruct) World() {}
    func (me MyStruct) AWK() {}
  10.  
  11. func main() {
    var me MyStruct
    Foo(me)
    }

看一下函数调用对应的汇编代码。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30
    31
    32
    33
    34
  1. $ go build -gcflags '-l' -o interface8 interface8.go
    $ go tool objdump -s "main.Foo" interface8
    TEXT main.Foo(SB) /Users/kltao/code/go/examples/interface8.go
    interface8.go:10 0x104c060 65488b0c25a0080000 GS MOVQ GS:0x8a0, CX
    interface8.go:10 0x104c069 483b6110 CMPQ 0x10(CX), SP
    interface8.go:10 0x104c06d 7668 JBE 0x104c0d7
    interface8.go:10 0x104c06f 4883ec10 SUBQ $0x10, SP
    interface8.go:10 0x104c073 48896c2408 MOVQ BP, 0x8(SP)
    interface8.go:10 0x104c078 488d6c2408 LEAQ 0x8(SP), BP
    interface8.go:11 0x104c07d 488b442418 MOVQ 0x18(SP), AX
    interface8.go:11 0x104c082 488b4830 MOVQ 0x30(AX), CX //取得 Print 函数地址
    interface8.go:11 0x104c086 488b542420 MOVQ 0x20(SP), DX
    interface8.go:11 0x104c08b 48891424 MOVQ DX, 0(SP)
    interface8.go:11 0x104c08f ffd1 CALL CX // 调用 Print()
    interface8.go:12 0x104c091 488b442418 MOVQ 0x18(SP), AX
    interface8.go:12 0x104c096 488b4828 MOVQ 0x28(AX), CX //取得 Hello 函数地址
    interface8.go:12 0x104c09a 488b542420 MOVQ 0x20(SP), DX
    interface8.go:12 0x104c09f 48891424 MOVQ DX, 0(SP)
    interface8.go:12 0x104c0a3 ffd1 CALL CX //调用 Hello()
    interface8.go:13 0x104c0a5 488b442418 MOVQ 0x18(SP), AX
    interface8.go:13 0x104c0aa 488b4838 MOVQ 0x38(AX), CX //取得 World 函数地址
    interface8.go:13 0x104c0ae 488b542420 MOVQ 0x20(SP), DX
    interface8.go:13 0x104c0b3 48891424 MOVQ DX, 0(SP)
    interface8.go:13 0x104c0b7 ffd1 CALL CX //调用 World()
    interface8.go:14 0x104c0b9 488b442418 MOVQ 0x18(SP), AX
    interface8.go:14 0x104c0be 488b4020 MOVQ 0x20(AX), AX //取得 AWK 函数地址
    interface8.go:14 0x104c0c2 488b4c2420 MOVQ 0x20(SP), CX
    interface8.go:14 0x104c0c7 48890c24 MOVQ CX, 0(SP)
    interface8.go:14 0x104c0cb ffd0 CALL AX //调用 AWK()
    interface8.go:15 0x104c0cd 488b6c2408 MOVQ 0x8(SP), BP
    interface8.go:15 0x104c0d2 4883c410 ADDQ $0x10, SP
    interface8.go:15 0x104c0d6 c3 RET
    interface8.go:10 0x104c0d7 e8f48bffff CALL runtime.morestack_noctxt(SB)
    interface8.go:10 0x104c0dc eb82 JMP main.Foo(SB)

其中 0x18(SP) 对应的 itab 的地址。fun 在 x86-64 机器上对应 itab 内的地址偏移为 8+8+8+4+4 = 32 = 0x20,也就是 0x20(AX) 对应的 fun 的值,此时存放的 AWK 函数地址。然后 0x28(AX) = &Hello,0x30(AX) = &Print,0x38(AX) = &World。对的,每次函数是按字典序排序存放的。

我们再来看一下函数地址究竟是怎么写入的?首先 Golang 中的 uintptr 一般用来存放指针的值,这里对应的就是函数指针的值(也就是函数的调用地址)。但是这里的 fun 是一个长度为 1 的 uintptr 数组。我们看一下 runtime 包的 additab 函数。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
  1. func additab(m *itab, locked, canfail bool) {
    ...
    *(*unsafe.Pointer)(add(unsafe.Pointer(&m.fun[0]), uintptr(k)*sys.PtrSize)) = ifn
    ...
    }

上面的代码的意思是在 fun[0] 的地址后面依次写入其他 method 对应的函数指针。熟悉 C++ 的同学可以类比 C++ 的虚函数表指针来看。

剩下的还有 bad,link,inhash。其中 bad 是一个表征 itab 状态的变量。而这里的 link 是 *itab 类型,是不是表示 interface 的嵌套呢?并不是,interface 的嵌套也是把 method 平铺而已。link 要和 inhash 一起来说。在 runtime 包里面有一个 hash 表,通过 hash[hashitab(interface_type, concrete_type)] 可以取得 itab,这是出于性能方面的考虑。主要代码如下,这里就不再赘述了。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
  1. const (
    hashSize = 1009
    )
  2.  
  3. var (
    ifaceLock mutex // lock for accessing hash
    hash [hashSize]*itab
    )
  4.  
  5. func itabhash(inter *interfacetype, typ *_type) uint32 {
    // compiler has provided some good hash codes for us.
    h := inter.typ.hash
    h += 17 * typ.hash
    // TODO(rsc): h += 23 * x.mhash ?
    return h % hashSize
    }
  6.  
  7. func additab(...) {
    ...
    h := itabhash(inter, typ)
    m.link = hash[h]
    m.inhash = 1
    atomicstorep(unsafe.Pointer(&hash[h]), unsafe.Pointer(m))
    }

3. Type Assertion

我们知道使用 interface type assertion (中文一般叫断言) 的时候需要注意,不然很容易引入 panic。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
  1. func do(v interface{}) {
    n := v.(int) // might panic
    }
  2.  
  3. 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。

  1. 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30
    31
    32
    33
    34
    35
    36
    37
  1. // 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
    }
  2.  
  3. // 类似
    func assertE2I(inter *interfacetype, e eface) (r iface)
    func assertE2I2(inter *interfacetype, e eface) (r iface, b bool)

4. 总结

从某种意义上来说,Golang 的 interface 也是一种多态的体现。对比其他支持多态特性的语言,实现还是略有差异,很难说谁好谁坏。

Golang Interface 解析的更多相关文章

  1. Golang配置文件解析-oozgconf

    代码地址如下:http://www.demodashi.com/demo/14411.html 简介 oozgconf基于Golang开发,用于项目中配置文件的读取以及加载,是一个轻量级的配置文件工具 ...

  2. golang xml解析

    第二章里还提到了xml的解析部分.之前有想整理下encoding包下常用的几个文件格式的处理.这次刚好整理下xml的部分.先上例子 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 ...

  3. golang timeoutHandler解析及kubernetes中的变种

    Golang里的http request timeout比较简单,但是稍不留心就容易出现错误,最近在kubernetes生产环境中出现了的一个问题让我有机会好好捋一捋golang中关于timeout中 ...

  4. Golang ---json解析

    golang官方为我们提供了标准的json解析库–encoding/json,大部分情况下,使用它已经够用了.不过这个解析包有个很大的问题–性能.它不够快,如果我们开发高性能.高并发的网络服务就无法满 ...

  5. golang:interface{}类型测试

    在golang中空的interface即interface{}可以看作任意类型, 即C中的void *. 对interface{}进行类型测试有2种语法: 1. Comma-ok断言: value, ...

  6. Golang中解析json,构造json

    json解析是如今(网络)应用程序开发中最不可或缺的一环了.许多语言需要库支持才可以解析.构造json,但Golang凭借着原生库就可以很好地做到这一点. json的基本表现形式有两个:struct与 ...

  7. 工作随笔——Golang interface 转换成其他类型

    新的公司,新的氛围.一年了,打算写点什么.so,那就写google的golang语言吧. 最最最基础的语法结构见go语言菜鸟教程 接下来写点菜鸟教程没有的. go语言的设计者认为:go语言必须让程序员 ...

  8. golang interface

    接口定义 Interface类型可以定义一组方法,但是这些不需要实现.并且interface不能 包含任何变量. type Interface interface { test1(a, b int) ...

  9. golang interface判断为空nil

    要判断interface 空的问题,首先看下其底层实现. interface 底层结构 根据 interface 是否包含有 method,底层实现上用两种 struct 来表示:iface 和 ef ...

随机推荐

  1. lvm镜像卷

    镜像能够分配物理分区的多个副本,从而提高数据的可用性.当某个磁盘发生故障并且其物理分区变为不可用时,你仍然可以访问可用磁盘上的镜像数据.LVM在逻辑卷内执行镜像. 系统版本 # cat /etc/ce ...

  2. 黑马程序员IDEA版JAVA基础班\JavaWeb部分视频\2-10Request和Response\第5节 request登录案例

    用户登录案例需求: 1.编写login.html登录页面 username & password 两个输入框 2.使用Druid数据库连接池技术,操作mysql,day14数据库中user表 ...

  3. 黑马_13 Spring Boot:01.spring boot 介绍&&02.spring boot 入门

    13 Spring Boot: 01.spring boot 介绍&&02.spring boot 入门 04.spring boot 配置文件 SpringBoot基础 1.1 原有 ...

  4. 几个Java基础题

    1.java中线程能不能重复start t1.start();        System.out.println("ssss");        t1.start(); 答:第一 ...

  5. dubbo的超时处理和配置覆盖

    提供者的设置方式 消费者的设置方式 配置原则 dubbo推荐在Provider上尽量多配置Consumer端属性: 1.作服务的提供者,比服务使用方更清楚服务性能参数,如调用的超时时间,合理的重试次数 ...

  6. 遥测数据导出sql

    SELECT (select codename from CD_BGStation where CodeValue=StationCode)as 监测点位,case when [DETECTIONST ...

  7. Apsara Clouder云计算技能认证:云数据库管理与数据迁移

    一.课程介绍 二.云数据库的简介及使用场景 1.云数据库简介 1.1特点: 用户按存储容量和带宽的需求付费 可移植性 按需扩展 高可用性(HA) 1.2阿里云云数据库 RDS 稳定可靠,可弹性伸缩的在 ...

  8. 如何让网站HTTPS评级为A或者A+

    环境说明:CentOS Linux release 7.5.1804 (Core).nginx/1.10.0 需求:公司网站在myssl的评级只得到了B的评分,需要提升至A+ 具体操作如下: 一.ng ...

  9. D. Salary Changing(找中位数)

    题:https://codeforces.com/contest/1251/problem/D 题意:给你n个单位需要满足达到的区间,再给个s,s是要分配给n的单位的量,当然∑l<=s,问经过分 ...

  10. window下mysql安装步骤

    1. 官网下载mysql zip包 2. 解压后再D:\database\mysql\mysql-5.7.26-winx64下添加my.ini文件,文件内容如下: [mysql]# 设置mysql客户 ...