類(lèi)型和接口

因?yàn)橛成浣ㄔO(shè)在類(lèi)型的基礎(chǔ)之上，首先我們對(duì)類(lèi)型進(jìn)行全新的介紹。

go是一個(gè)靜態(tài)性語(yǔ)言，每個(gè)變量都有靜態(tài)的類(lèi)型，因此每個(gè)變量在編譯階段中有明確的變量類(lèi)型，比如像：int、float32、MyType。。。

比如：

type MyInt int
var i int
var j MyInt

變量i的類(lèi)型為int，變量j的類(lèi)型為MyInt，變量i、j具有確定的類(lèi)型，雖然i、j的潛在類(lèi)型是一樣的，但是在沒(méi)有轉(zhuǎn)換的情況下他們之間不能相互賦值。

在類(lèi)型中有重要的一類(lèi)為接口類(lèi)型(interface)，接口類(lèi)型為一系列方法的集合。一個(gè)接口型變量可以存儲(chǔ)接口方法中聲明的任何具體的值。像io.Reader和io.Writer是一個(gè)很好的例子，這兩個(gè)接口在io包中定義。

type Reader interface{
    Read(p []byte)(n int, err error)
}

type Writer interface{
    Writer(p []byte)(n int,er error)
}

任何聲明為io.Reader或者io.Writer類(lèi)型的變量都可以使用Read或者Writer 方法。也就意味著io.Reader類(lèi)型的變量可以賦值任何有Read方法的的變量。

var r io.Reader
r = os.Stdin
r = bufio.NewReader(r)
r = new(bytes.Buffer)

無(wú)論變量r被賦值什么類(lèi)型的值，變量r的類(lèi)型依舊是io.Reader。go語(yǔ)言是靜態(tài)類(lèi)型語(yǔ)言，并且r的類(lèi)型永遠(yuǎn)是io.Reader。

在接口類(lèi)型中有一個(gè)重要的極端接口類(lèi)型--空接口。
interface{}
他代表一個(gè)空的方法集合并且可以被賦值為任何值，因?yàn)槿魏我粋€(gè)變量都有0個(gè)或者多個(gè)方法。
有一種錯(cuò)誤的說(shuō)法是go的接口類(lèi)型是動(dòng)態(tài)定義的，其實(shí)在go中他們是靜態(tài)定義的，一個(gè)接口類(lèi)型的變量總是有著相同類(lèi)型的類(lèi)型，盡管在運(yùn)行過(guò)程中存儲(chǔ)在接口類(lèi)型變量的值具有不同的類(lèi)型，但是接口類(lèi)型的變量永遠(yuǎn)是靜態(tài)的類(lèi)型。

接口的表示方法

關(guān)于go中接口類(lèi)型的表示方法Russ Cox大神在一篇博客中已經(jīng)詳細(xì)介紹[blog//research.swtch.com/2009/12/go-data-structures-interfaces.html]
一個(gè)接口類(lèi)型的變量存儲(chǔ)一對(duì)信息:具體值，值的類(lèi)型描述。更具體一點(diǎn)是，值是實(shí)現(xiàn)接口的底層具體數(shù)據(jù)項(xiàng)，類(lèi)型是數(shù)據(jù)項(xiàng)類(lèi)型的完整描述。

舉個(gè)例子：

var r io.Reader
tty, err := os.OpenFile("/dev/tty", os.O_RDWR, 0)
if err != nil {
    return nil, err
}
r = tty

變量r包含兩個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)：值(tty),類(lèi)型(os.File)。注意os.File實(shí)現(xiàn)的方法不僅僅是Read，即使接口類(lèi)型僅包含Read方法，但是值(tty)卻用于其完整的類(lèi)型信息，因此我們可以按照如下方法調(diào)用

var w io.Writer
w = r.(io.Writer)

這條語(yǔ)句是一個(gè)斷言語(yǔ)句，斷言的意思是變量r中的數(shù)據(jù)項(xiàng)聲明為io.Writer，因?yàn)槲覀兛梢詫賦值給w。執(zhí)行完這條語(yǔ)句以后，變量w將和r一樣包含值(tty)、類(lèi)型(*os.File)。即使具體值可能包含很多方法，但是接口的靜態(tài)類(lèi)型決定什么方法可以通過(guò)接口型變量調(diào)用。

同樣我們可以

var empty interface{}
empty = w

這個(gè)接口型變量同樣包含一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)(tty,*os.File)。空接口可以接受任何類(lèi)型的變量，并且包含我們可能用到的關(guān)于這個(gè)變量的所有信息。在這里我們不需要斷言是因?yàn)閣變量滿(mǎn)足于空接口。在上一個(gè)從Reader向Writer移動(dòng)數(shù)據(jù)的例子中，我們需要類(lèi)型斷言，因?yàn)镽eader接口中不包含Writer方法

切記接口的數(shù)據(jù)對(duì)中的內(nèi)容只能來(lái)自于(value , concrete type)而不能是(value, interface type)，也就是接口類(lèi)型不能接受接口類(lèi)型的變量。

1.從接口類(lèi)型到映射對(duì)象

在最底層，映射是對(duì)存儲(chǔ)在接口內(nèi)部數(shù)據(jù)對(duì)(值、類(lèi)型)的解釋機(jī)制。首先我們需要知道在reflect包中的兩種類(lèi)型Type和Value，這兩種類(lèi)型提供了對(duì)接口變量?jī)?nèi)部?jī)?nèi)容的訪問(wèn)，同時(shí)reflect.TypeOf和reflect.ValueOf兩個(gè)方法檢索接口類(lèi)型的變量。

首先我們開(kāi)始TypeOf

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    var f float64 = 13.4
    fmt.Println(reflect.TypeOf(f))
    fmt.Println("Hello, playground")
}

結(jié)果

float64
Hello, playground

我們可以會(huì)感到奇怪這里沒(méi)有接口呀？因?yàn)樵诔绦蛑形覀兛梢缘弥猣的變量類(lèi)型應(yīng)為float32，不應(yīng)該是什么變量類(lèi)型。但是我們?cè)趃olang源碼中我們得知，reflect.TypeOf包含一個(gè)空接口類(lèi)型的變量.

func TypeOf(i interface{})Type

當(dāng)我們?cè)谡{(diào)用reflect.TypeOf方法時(shí)，x首先存儲(chǔ)在一個(gè)空的接口中，然后再作為一個(gè)參數(shù)傳送到reflect.TypeOf方法中，然后該方法解壓這個(gè)空的接口得到類(lèi)型信息。

同樣reflect.ValueOf方法，得到值。

var f float64 = 13.4

    fmt.Println(reflect.ValueOf(f))

結(jié)果

13.4

reflect.Type和reflec.Value有許多方法讓我們檢查和修改它們。一個(gè)比較重要的方法是Value有一個(gè)能夠返回reflect.Value的類(lèi)型的方法Type。另外一個(gè)比較重要的是Type和Value都提供一個(gè)Kind方法，該方法能夠返回存儲(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)的字長(zhǎng)(Uini,Floatr64,Slice等等)。同樣Value方法也提供一些叫做Int、Float的方法讓我們修改存儲(chǔ)在內(nèi)部的值。

    var f float64 = 13.44444
    v := reflect.ValueOf(f)
    fmt.Println(v)
    fmt.Println(v.Type())
    fmt.Println(v.Kind())
    fmt.Println(v.Float())

結(jié)果

13.444444444444445
float64
float64
13.444444444444445

同時(shí)有像SetInt、SetFloat之類(lèi)的方法，但是我們必須謹(jǐn)慎的使用它們。

反射機(jī)制有兩個(gè)重要的性質(zhì)。首先，為了保證接口的簡(jiǎn)潔行，getter和setter兩個(gè)方法是可以接受最大類(lèi)型值的賦值，比如int64可以接受任何符號(hào)整數(shù)。所以值的Int方法會(huì)返回一個(gè)int64類(lèi)型的值，SetInt接受int64類(lèi)型的值，因此它可能轉(zhuǎn)化為所涉及的實(shí)際類(lèi)型。

var x uint8 = 'x'
v := reflect.ValueOf(x)
fmt.Println("type:", v.Type())                            // uint8.
fmt.Println("kind is uint8: ", v.Kind() == reflect.Uint8) // true.
x = uint8(v.Uint())                                       // v.Uint returns a uint64.

第二個(gè)特性：接口保存了數(shù)據(jù)項(xiàng)底層類(lèi)型，而不是靜態(tài)的類(lèi)型，如果一個(gè)接口包含用戶(hù)定義的整數(shù)類(lèi)型的值，比如

type MyInt int
var x MyInt = 7
v := reflect.ValueOf(x)

則v的Kind方法調(diào)用仍然返回的是reflect.Int，盡管x的靜態(tài)類(lèi)型是MyInt。也可以說(shuō)，Kind｀不會(huì)像Type`一樣將MyInt和int當(dāng)作兩種類(lèi)型來(lái)對(duì)待。

2.從映射對(duì)象到接口的值

像物理映射一樣，Go中的映射也有其自身的相反性。

通過(guò)利用Interface的方法我們可以將interface.Value恢復(fù)至接口類(lèi)型，實(shí)際上這個(gè)方法將type和value信息包裝至interface類(lèi)型并且返回該值。

// Interface returns v's value as an interface{}.
func (v Value) Interface() interface{}

因此我們可以說(shuō)

y := v.Interface().(float64) // y will have type float64.
fmt.Println(y)

打印float64類(lèi)型的值，其實(shí)是接口類(lèi)型變量v的映射。

或者我們可以這樣做，fmt.Println,fmt.Printf等函數(shù)的參數(shù)盡管是空的接口類(lèi)型也能運(yùn)行，在fmt包里面解析出type和value的方法和我們上面的例子相似。因此所有正確打印reflect.Value的方法都試通過(guò)interface的方法將值傳遞給格式化打印函數(shù)。

fmt.Println(v.Interface())

(為什么不是fmt.Println(v)?因?yàn)橥ㄟ^(guò)v是reflect.Value類(lèi)型.)因?yàn)槲覀兊闹档讓邮莊loat64類(lèi)型，因此我們甚至可以浮點(diǎn)類(lèi)型的格式打印.

fmt.Printf("value is %7.1e
", v.Interface())

結(jié)果是

3.4e+00

因此我們不用類(lèi)型斷言v.Interface{}到float64類(lèi)型。因?yàn)榻涌陬?lèi)型內(nèi)部保存著值的信息，Printf函數(shù)能夠恢復(fù)這些信息。

簡(jiǎn)單的說(shuō)Interface是ValueOf的反操作，除非這個(gè)值總是靜態(tài)的Interface類(lèi)型。

改變接口對(duì)象，他的值必須是可改變的

第三法則比較微妙并且容易混淆，但是如果從第一準(zhǔn)則開(kāi)始看的話(huà)，那么還是比較容易理解的。

這是一條錯(cuò)誤的語(yǔ)句，但是這個(gè)錯(cuò)誤值得我們研究

var x float64 = 3.4
v := reflect.ValueOf(x)
v.SetFloat(7.1) // Error: will panic.

如果你運(yùn)行這條語(yǔ)句則會(huì)有下面的報(bào)錯(cuò)信息

panic: reflect.Value.SetFloat using unaddressable value

因?yàn)樽兞縱是不可更改的，所以提示值7.1是不可尋址的。可賦值是value的一個(gè)特性，但是并不是所以的value都具有這個(gè)特性。

CanSet方法返回該值是否是可以改變的，比如

var x float64 = 3.4
v := reflect.ValueOf(x)
fmt.Println("settability of v:", v.CanSet())

結(jié)果是

settability of v: false

如果在不可以賦值的變量上進(jìn)行賦值，就回引起錯(cuò)誤。但是到底是什么才是可以賦值的呢？

可賦值的有點(diǎn)像是可尋址的，但是會(huì)更嚴(yán)格。映射對(duì)象可以更改存儲(chǔ)值的特性可以用來(lái)創(chuàng)建新的映射對(duì)象。映射對(duì)象包含原始的數(shù)據(jù)項(xiàng)是決定映射對(duì)象可賦值的關(guān)鍵。當(dāng)下面代碼運(yùn)行時(shí)

var x float64 = 3.4
v := reflect.ValueOf(x)

只是將x的拷貝到reflect.ValueOf，因此reflect.ValueOf的返回值是x的復(fù)制項(xiàng)，而不是x本身。假如下面這條語(yǔ)句可以正常運(yùn)行

v.SetFloat(5.4)

盡管v看起來(lái)是由x創(chuàng)建的，但是并不會(huì)更新x的值，因?yàn)檫@條語(yǔ)句會(huì)更新x拷貝值的值，但是并不影響x本身，因此可更改的這一特性就是為了避免這種操作。

雖然這看起來(lái)很古怪，但其實(shí)這是一種很熟悉的操作。比如我們將x值賦值給一個(gè)方法

f(x)

我們本身不想修改x的值，因?yàn)閭魅氲闹皇莤值的拷貝，但是如果我們想修改x的值，那么我們需要傳送x的地址(也就是x的指針)

f(&x)

這種操作是簡(jiǎn)單明了的，其實(shí)對(duì)于映射也是一樣的。如果我們想通過(guò)映射修改x的值，那么我們需要傳送x的指針。比如

var x float64 = 3.4
p := reflect.ValueOf(&x) // Note: take the address of x.
fmt.Println("type of p:", p.Type())
fmt.Println("settability of p:", p.CanSet())

結(jié)果

type of p: *float64
settability of p: false

映射對(duì)象p仍然是不可修改的，但是其實(shí)我們并不想修改p，而是*p。為了得到指針的指向，我們需要使用Elem()方法，該方法將會(huì)指向*p的值，并且將其保存到映射變量中

v := p.Elem()
fmt.Println("settability of v:", v.CanSet())

結(jié)果為

settability of v: true

現(xiàn)在v是一個(gè)可修改的映射對(duì)象。并且v代表x，因此我們可以使用v.SetFloat()來(lái)修改x的值。

v.SetFloat(7.1)
fmt.Println(v.Interface())
fmt.Println(x)

輸出結(jié)果為

7.1
7.1

映射是比較難理解的，盡管我們通過(guò)映射的Values``Types隱藏了到底發(fā)生了什么操作。我們只需要記住如果想改變它的值，那在調(diào)用ValuesOf方法時(shí)應(yīng)該使用指向它的指針。

Struct

在上一個(gè)例子中v并不是指向自身的指針，而是通過(guò)其他方式產(chǎn)生的。還有一種常用的操作就是修改結(jié)構(gòu)體的某個(gè)字段，只要我們知道了結(jié)構(gòu)體的地址，我們就能修改它的字段。

這有一個(gè)修改結(jié)構(gòu)體變量t的例子。因?yàn)槲覀円薷慕Y(jié)構(gòu)體的字段，所以我們使用結(jié)構(gòu)體指針創(chuàng)建結(jié)構(gòu)體對(duì)象。我們使用typeOfT代表t的數(shù)據(jù)類(lèi)型，并通過(guò)NumField方法迭代結(jié)構(gòu)體的字段。主意：我們只是提取出結(jié)構(gòu)體類(lèi)型字段的的名字，而他們的reflect.Value對(duì)象。

type T struct {
    A int
    B string
}
t := T{23, "skidoo"}
s := reflect.ValueOf(&t).Elem()
typeOfT := s.Type()
for i := 0; i < s.NumField(); i++ {
    f := s.Field(i)
    fmt.Printf("%d: %s %s = %v
", i,
        typeOfT.Field(i).Name, f.Type(), f.Interface())
}

輸出結(jié)果是

0: A int = 23
1: B string = skidoo

值得注意的是只有可導(dǎo)出的字段才能使可修改的。

因?yàn)閟包含一個(gè)可修改的映射對(duì)象，所以我們可以修改結(jié)構(gòu)體的字段

s.Field(0).SetInt(77)
s.Field(1).SetString("Sunset Strip")
fmt.Println("t is now", t)

結(jié)果為

t is now {77 Sunset Strip}

審核編輯：黃飛