Go語言interface底層實現

RyuGou發表於2018-10-10
Go

Go的interface原始碼在Golang原始碼的runtime目錄中。 Go在不同版本之間的interface結構可能會有所不同，但是，整體的結構是不會改變的，此文章用的Go版本是1.11。

Go的interface是由兩種型別來實現的：iface和eface。 其中，iface表示的是包含方法的interface，例如：

type Person interface {
	Print()
}
複製程式碼

而eface代表的是不包含方法的interface，即

type Person interface {}
複製程式碼

或者

var person interface{} = xxxx實體

複製程式碼

eface

eface的具體結構是：

在這裡插入圖片描述
一共有兩個屬性構成，一個是型別資訊_type，一個是資料資訊。 其中，_type可以認為是Go語言中所有型別的公共描述，Go語言中幾乎所有的資料結構都可以抽象成_type，是所有型別的表現，可以說是萬能型別， data是指向具體資料的指標。

type的具體程式碼為：

type _type struct {
	size       uintptr 
	ptrdata    uintptr // size of memory prefix holding all pointers
	hash       uint32
	tflag      tflag
	align      uint8
	fieldalign uint8
	kind       uint8
	alg        *typeAlg
	// 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
	str       nameOff
	ptrToThis typeOff
}
複製程式碼

eface的整體結構是：

在這裡插入圖片描述

對於沒有方法的interface賦值後的內部結構是怎樣的呢？ 可以先看段程式碼：

import (
	"fmt"
	"strconv"
)

type Binary uint64

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

輸出200，賦值後的結構圖是這樣的：

在這裡插入圖片描述
對於將不同型別轉化成type萬能結構的方法，是執行時的convT2E方法，在runtime包中。 以上，是對於沒有方法的介面說明。 對於包含方法的函式，用到的是另外的一種結構，叫iface

iface

所有包含方法的介面，都會使用iface結構。包含方法的介面就是一下這種最常見，最普通的介面：

type Person interface {
	Print()
}
複製程式碼

iface的原始碼是：

type iface struct {
	tab  *itab
	data unsafe.Pointer
}
複製程式碼

iface的具體結構是：

在這裡插入圖片描述

itab是iface不同於eface比較關鍵的資料結構。其可包含兩部分：一部分是確定唯一的包含方法的interface的具體結構型別，一部分是指向具體方法集的指標。 具體結構為：

在這裡插入圖片描述
屬性 itab的原始碼是：

type itab struct {
	inter *interfacetype //此屬性用於定位到具體interface
	_type *_type //此屬性用於定位到具體interface
	hash  uint32 // copy of _type.hash. Used for type switches.
	_     [4]byte
	fun   [1]uintptr // variable sized. fun[0]==0 means _type does not implement inter.
}
複製程式碼

屬性interfacetype類似於_type，其作用就是interface的公共描述，類似的還有maptype、arraytype、chantype...其都是各個結構的公共描述，可以理解為一種外在的表現資訊。interfacetype原始碼如下：

type interfacetype struct {
	typ     _type
	pkgpath name
	mhdr    []imethod
}
type imethod struct {
	name nameOff
	ityp typeOff
}
複製程式碼

iface的整體結構為：

在這裡插入圖片描述

對於含有方法的interface賦值後的內部結構是怎樣的呢？ 一下程式碼執行後

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)
}
複製程式碼

首先，要知道程式碼執行結果為:200。 其次，瞭解到fmt.Stringer是一個包含String方法的介面。

type Stringer interface {
	String() string
}
複製程式碼

最後，賦值後介面Stringer的內部結構為：

在這裡插入圖片描述

對於將不同型別轉化成itable中type(Binary)的方法，是執行時的convT2I方法，在runtime包中。

參考文獻：

《Go in action》

https://research.swtch.com/interfaces

https://juejin.im/entry/5a7d08d3f265da4e865a6200

更多精彩內容，請關注我的微信公眾號 網際網路技術窩 或者加微信共同探討交流：

Go語言interface底層實現

相關文章