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Go之interface的具體使用

2020-04-01 18:58:35
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來源:轉載
供稿:網友

淺顯地了解了一下 Go,發現 Go 語法的設計非常簡潔,易于理解。正應了 Go 語言之父 Rob Pike 說的那句“Less is more”—— 大道至簡。

下面就具體的語法特性說說我自己的體會。

interface

概覽

與通常以類型層次與繼承為根基的面向對象設計(OOP)語言(如C++、Java)不同,Go 的核心思想就是組合(composition)。Go 進一步解耦了對象與操作,實現了真正的鴨子類型(Duck typing):一個對象如果能嘎嘎叫那就能當做鴨子,而不是像 C++ 或 Java 那樣需要類型系統去保證:一個對象先得是只鴨子,然后才能嘎嘎叫。

type Duck interface {  Quack()}type Animal struct {  name string}func (animal Animal) Quack() {  fmt.Println(animal.name, ": Quack! Quack! Like a duck!")}func main() {  unknownAnimal := Animal{name: "Unknown"}  var equivalent Duck  equivalent = unknownAnimal  equivalent.Quack()}

運行上面的代碼輸出:

Unknown : Quack! Quack! Like a duck!

下面用 Java 語言來實現:

interface Duck {  void Quack();}class SomeAnimal implements Duck {  String name;  public SomeAnimal(String name) {    this.name = name;  }  public void Quack() {    System.out.println(name + ": Quack! Quack! I am a duck!");  }}public class Test {  public static void main(String []args){    SomeAnimal unknownAnimal = new SomeAnimal("Unknown");    Duck equivalent = unknownAnimal;    equivalent.Quack();  }}

兩相比較就能看出:Go 將對象與對其的操作(方法或函數)解耦得更徹底。Go 并不需要一個對象通過類型系統來保證實現了某個接口(is a),而只需要這個對象實現了某個接口的方法即可(like a),而且類型聲明與方法聲明或實現也是松耦合的形式。如果稍微轉換一下方法的實現方式:

func (animal Animal) Quack() {  fmt.Println(animal.name, ": Quack! Quack! Like a duck!")}

為:

func Quack(animal Animal) {  fmt.Println(animal.name, ": Quack! Quack! Like a duck!")}

是不是就和普通方法并無二致了?

在深入淺出 Cocoa 之消息一文中我曾分析過 Objective C 的消息調用過程:

Bird * aBird = [[Bird alloc] init];[aBird fly];

中對 fly 的調用,編譯器通過插入一些代碼,將之轉換為對方法具體實現 IMP 的調用,這個 IMP 是通過在 Bird 的類結構中的方法鏈表中查找名稱為 fly 的選擇子 SEL 對應的具體方法實現找到的,編譯器會將消息調用轉換為對消息函數 objc_msgSend的調用:

objc_msgSend(aBird, @selector(fly));

無論是 Objective C 的消息機制還是 Qt 中的 Signal/Slot 機制,可以說都是在嘗試將對象本身(數據)與對對象的操作(消息)解耦,但 Go 將這個工作在語言層面做得更加徹底,這樣不僅避免多重繼承問題,還體現出面向對象設計中最要緊的事情:對象間的消息傳遞。

實現

interface 實際上就是一個結構體,包含兩個成員。其中一個成員是指向具體數據的指針,另一個成員中包含了類型信息。空接口和帶方法的接口略有不同,下面分別是空接口和帶方法的接口是使用的數據結構:

struct Eface{  Type*  type;  void*  data;};struct Iface{  Itab*  tab;  void*  data;};struct Itab{  InterfaceType*  inter;  Type*  type;  Itab*  link;  int32  bad;  int32  unused;  void  (*fun[])(void);};struct Type{  uintptr size;  uint32 hash;  uint8 _unused;  uint8 align;  uint8 fieldAlign;  uint8 kind;  Alg *alg;  void *gc;  String *string;  UncommonType *x;  Type *ptrto;};

先看Eface,它是interface{}底層使用的數據結構。數據域中包含了一個void*指針,和一個類型結構體的指針。interface{}扮演的角色跟C語言中的void*是差不多的,Go中的任何對象都可以表示為interface{}。不同之處在于,interface{}中有類型信息,于是可以實現反射。

不同類型數據的類型信息結構體并不完全一致,Type是類型信息結構體中公共的部分,其中size描述類型的大小,UncommonType是指向一個函數指針的數組,收集了這個類型的具體實現的所有方法。

在reflect包中有個KindOf函數,返回一個interface{}的Type,其實該函數就是簡單的取Eface中的Type域。

Iface和Eface略有不同,它是帶方法的interface底層使用的數據結構。data域同樣是指向原始數據的,Itab中不僅存儲了Type信息,而且還多了一個方法表fun[]。一個Iface中的具體類型中實現的方法會被拷貝到Itab的fun數組中。

Type的UncommonType中有一個方法表,某個具體類型實現的所有方法都會被收集到這張表中。reflect包中的Method和MethodByName方法都是通過查詢這張表實現的。表中的每一項是一個Method,其數據結構如下:

struct Method{  String *name;  String *pkgPath;  Type  *mtyp;  Type *typ;  void (*ifn)(void);  void (*tfn)(void);};

Iface的Itab的InterfaceType中也有一張方法表,這張方法表中是接口所聲明的方法。其中每一項是一個IMethod,數據結構如下:

struct IMethod{  String *name;  String *pkgPath;  Type *type;};

 跟上面的Method結構體對比可以發現,這里是只有聲明沒有實現的。

Iface中的Itab的func域也是一張方法表,這張表中的每一項就是一個函數指針,也就是只有實現沒有聲明。

類型轉換時的檢測就是看Type中的方法表是否包含了InterfaceType的方法表中的所有方法,并把Type方法表中的實現部分拷到Itab的func那張表中。

注意事項

一個interface在沒有進行初始化時,對應的值是nil。也就是說:

var v interface{}

此時v就是一個nil。在底層存儲上,它是一個空指針。

與之不同的情況

var obj *Tvar v interface{}v = obj

此時v是一個interface,它的值是nil,也就是說其data域為空,但它自身不為nil。

下面來看個例子就明白了:
Go語言中的error類型實際上是抽象了Error()方法的error接口:

type error interface {  Error() string}

有如下代碼:

type Error struct {  errCode uint8}func (e *Error) Error() string {  switch e.errCode {  default:    return "unknown error"  }}func test_checkError() {  var e *Error  if e == nil {    fmt.Println("e is nil")  } else {    fmt.Println("e is not nil")  }  var err error  err = e  if err == nil {    fmt.Println("err is nil")  } else {    fmt.Println("err is not nil")  }}

運行test_checkError()輸出:

e is nil
err is not nil

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持VEVB武林網。


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