GO语言接口

方法 

方法能给用户自定义的类型添加新的行为。它和函数的区别在于方法有一个接收者，给一个函数添加一个接收者，那么它就变成了方法。接收者可以是值接收者，也可以是指针接收者。

在调用方法的时候，值类型既可以调用值接收者的方法，也可以调用指针接收者的方法；指针类型既可以调用指针接收者的方法，也可以调用值接收者的方法。

也就是说，不管方法的接收者是什么类型，该类型的值和指针都可以调用，不必严格符合接收者的类型。

来看个例子：

package main

import "fmt"

type Person struct {
	age int
}

func (p Person) howOld() int {
	return p.age
}

func (p *Person) growUp() {
	p.age += 1
}

func main() {
	// qcrao 是值类型
	qcrao := Person{age: 18}

	// 值类型 调用接收者也是值类型的方法
	fmt.Println(qcrao.howOld())

	// 值类型 调用接收者是指针类型的方法
	qcrao.growUp()
	fmt.Println(qcrao.howOld())

	// ----------------------

	// stefno 是指针类型
	stefno := &Person{age: 100}

	// 指针类型 调用接收者是值类型的方法
	fmt.Println(stefno.howOld())

	// 指针类型 调用接收者也是指针类型的方法
	stefno.growUp()
	fmt.Println(stefno.howOld())
}

输出结果是：

18
19
100
101

调用了 growUp 函数后，不管调用者是值类型还是指针类型，它的 Age 值都改变了。

实际上，当类型和方法的接收者类型不同时，其实是编译器在背后做了一些工作，用一个表格来呈现：

-	值接收者	指针接收者
值类型调用者	方法会使用调用者的一个副本，类似于“传值”	使用值的引用来调用方法，上例中，qcrao.growUp() 实际上是 (&qcrao).growUp()
指针类型调用者	指针被解引用为值，上例中，stefno.howOld() 实际上是 (*stefno).howOld()	实际上也是“传值”，方法里的操作会影响到调用者，类似于指针传参，拷贝了一份指针

值接收者和指针接收者

（这两个称呼是针对方法来说）---也就是说，在一个方法中，接收者是值类型还是指针类型

从方法的角度来说：

        如果实现了接收者是值类型的方法，会隐含地也实现了接收者是指针类型的方法。

从调用者角度来说：

        类型 T 只有接受者是 T 的方法；而类型 *T 拥有接受者是 T 和 *T 的方法。

        语法上 T 能直接调 *T 的方法仅仅是 Go 的语法糖。

        注意：当调用者是接口时（调用者coder和接收者Gopher不是同一个），此语法糖失效

实现了接收者是值类型的方法，相当于自动实现了接收者是指针类型的方法；

而实现了接收者是指针类型的方法，不会自动生成对应接收者是值类型的方法。

不管接收者类型是值类型还是指针类型，都可以通过值类型或指针类型调用，这里面实际上通过语法糖起作用的。因为接收者和调用者是同一结构体类型

示例一

package main

import "fmt"

type coder interface {
	code()
	debug()
}

type Gopher struct {
	language string
}

func (p Gopher) code() {
	fmt.Printf("I am coding %s language\n", p.language)
}

func (p *Gopher) debug() {
	fmt.Printf("I am debuging %s language\n", p.language)
}

func main() {
	var c coder = &Gopher{"Go"}
	c.code()
	c.debug()
}

代码里定义了一个接口 coder，接口定义了两个函数：

code()
debug()

接着定义了一个结构体 Gopher，它实现了两个方法，一个值接收者，一个指针接收者。

最后，我们在 main 函数里通过接口类型的变量调用了定义的两个函数。

运行结果：

I am coding Go language
I am debuging Go language

但是如果我们把 main 函数的第一条语句换一下：

func main() {
	var c coder = Gopher{"Go"}
	c.code()
	c.debug()
}

运行一下，就会报错： 

src/main.go:23:6: cannot use Gopher literal (type Gopher) as type coder in assignment:
	Gopher does not implement coder (debug method has pointer receiver)

看出这两处代码的差别了吗？第一次是将 &Gopher 赋给了 coder(接口)；第二次则是将 Gopher 赋给了 coder(接口)。（原因：调用者coder和接收者Gopher不是同一个）

第二次报错是说，Gopher 没有实现 coder。很明显了吧，因为 Gopher 类型并没有实现 debug 方法；表面上看， *Gopher 类型也没有实现 code 方法，但是因为 Gopher 类型实现了 code 方法，所以让 *Gopher 类型自动拥有了 code 方法。

当然，上面的说法有一个简单的解释：接收者是指针类型的方法，很可能在方法中会对接收者的属性进行更改操作，从而影响接收者；而对于接收者是值类型的方法，在方法中不会对接收者本身产生影响。

所以，当实现了一个接收者是值类型的方法，就可以自动生成一个接收者是对应指针类型的方法，因为两者都不会影响接收者。但是，当实现了一个接收者是指针类型的方法，如果此时自动生成一个接收者是值类型的方法，原本期望对接收者的改变（通过指针实现），现在无法实现，因为值类型会产生一个拷贝，不会真正影响调用者。

最后，只要记住下面这点就可以了：

从方法的角度来说：

        如果实现了接收者是值类型的方法，会隐含地也实现了接收者是指针类型的方法。

从调用者角度来说：

        类型 T 只有接受者是 T 的方法；而类型 *T 拥有接受者是 T 和 *T 的方法。

        语法上 T 能直接调 *T 的方法仅仅是 Go 的语法糖。

        注意：当调用者是接口时（调用者coder和接收者Gopher不是同一个），此语法糖失效

示例二

fmt.Println 函数的参数是 interface。对于内置类型，函数内部会用穷举法，得出它的真实类型，然后转换为字符串打印。而对于自定义类型，首先确定该类型是否实现了 String() 方法，如果实现了，则直接打印输出 String() 方法的结果；否则，会通过反射来遍历对象的成员进行打印。

package main

import "fmt"

type Student struct {
	Name string
	Age int
}

func main() {
	var s = Student{
		Name: "qcrao",
		Age: 18,
	}

	fmt.Println(s)
}

因为 Student 结构体没有实现 String() 方法，所以 fmt.Println 会利用反射挨个打印成员变量：

{qcrao 18}

增加一个 String() 方法的实现：

func (s Student) String() string {
	return fmt.Sprintf("[Name: %s], [Age: %d]", s.Name, s.Age)
}

打印结果：  按照我们自定义的方法来打印了。

[Name: qcrao], [Age: 18]

针对上面的例子，如果改一下： 

func (s *Student) String() string {
	return fmt.Sprintf("[Name: %s], [Age: %d]", s.Name, s.Age)
}

注意看两个函数的接受者类型不同，现在 Student 结构体只有一个接受者类型为 指针类型 的 String() 函数，打印结果：

{qcrao 18}

打印格式为什么不一样？ 

类型 T 只有接受者是 T 的方法；而类型 *T 拥有接受者是 T 和 *T 的方法。语法上 T 能直接调 *T 的方法仅仅是 Go 的语法糖。

 所以， Student 结构体定义了接受者类型是值类型的 String() 方法时，通过 

fmt.Println(s)
fmt.Println(&s)

均可以按照自定义的格式来打印。

如果 Student 结构体定义了接受者类型是指针类型的 String() 方法时，只有通过

fmt.Println(&s)

才能按照自定义的格式打印。 

iface 和 eface

iface 和 eface 都是 Go 中描述接口的底层结构体，

区别在于 iface 描述的接口包含方法，而 eface 则是不包含任何方法的空接口：interface{}。

// iface 源码
type iface struct {
	tab  *itab
	data unsafe.Pointer
}
type itab struct {
	inter  *interfacetype
	_type  *_type
	link   *itab
	hash   uint32 // copy of _type.hash. Used for type switches.
	bad    bool   // type does not implement interface
	inhash bool   // has this itab been added to hash?
	unused [2]byte
	fun    [1]uintptr // variable sized
}

// eface 源码
type eface struct {
    _type *_type
    data  unsafe.Pointer
}

从源码里可以看到：iface包含两个字段：tab 是接口表指针，指向类型信息；data 是数据指针，则指向具体的数据。它们分别被称为动态类型和动态值。而接口值包括动态类型和动态值。

接口类型和 nil 作比较

接口值的零值是指动态类型和动态值都为 nil。当仅且当这两部分的值都为 nil 的情况下，这个接口值就才会被认为 接口值 == nil。

例一：

package main

import "fmt"

type Coder interface {
	code()
}

type Gopher struct {
	name string
}

func (g Gopher) code() {
	fmt.Printf("%s is coding\n", g.name)
}

func main() {
	var c Coder
	fmt.Println(c == nil)
	fmt.Printf("c: %T, %v\n", c, c)

	var g *Gopher
	fmt.Println(g == nil)

	c = g
	fmt.Println(c == nil)
	fmt.Printf("c: %T, %v\n", c, c)
}

 输出：

true
c: <nil>, <nil>
true
false
c: *main.Gopher, <nil>

一开始，c 的 动态类型和动态值都为 nil，g 也为 nil，当把 g 赋值给 c 后，c 的动态类型变成了 *main.Gopher，尽管 c 的动态值仍为 nil，但是当 c 和 nil 作比较的时候，结果就是false 了。 

例二：

package main

import "fmt"

type MyError struct {}

func (i MyError) Error() string {
	return "MyError"
}

func main() {
	err := Process()
	fmt.Println(err)

	fmt.Println(err == nil)
}

func Process() error {
	var err *MyError = nil
	return err
}

函数运行结果：

<nil>
false

这里先定义了一个 MyError 结构体，实现了 Error 函数，也就实现了 error 接口。Process 函数返回了一个 error 接口，这块隐含了类型转换。所以，虽然它的值是 nil，其实它的类型是 *MyError，最后和 nil 比较的时候，结果为 false。 

 如何打印出接口的动态类型和值

package main

import (
	"unsafe"
	"fmt"
)

type iface struct {
	itab, data uintptr
}

func main() {
	var a interface{} = nil

	var b interface{} = (*int)(nil)

	x := 5
	var c interface{} = (*int)(&x)
	
	ia := *(*iface)(unsafe.Pointer(&a))
	ib := *(*iface)(unsafe.Pointer(&b))
	ic := *(*iface)(unsafe.Pointer(&c))

	fmt.Println(ia, ib, ic)

	fmt.Println(*(*int)(unsafe.Pointer(ic.data)))
}

代码里直接定义了一个 iface 结构体，用两个指针来描述 itab 和 data，之后将 a, b, c 在内存中的内容强制解释成我们自定义的 iface。最后就可以打印出动态类型和动态值的地址。

运行结果如下：

{0 0} {17426912 0} {17426912 842350714568}
5

a 的动态类型和动态值的地址均为 0，也就是 nil；b 的动态类型和 c 的动态类型一致，都是 *int；最后，c 的动态值为 5。 

编译器自动检查类型是否实现接口

经常看到一些开源库里会有一些类似下面这种奇怪的用法：

var _ io.Writer = (*myWriter)(nil)

这种用法就是：编译器会由此检查 *myWriter 类型是否实现了 io.Writer 接口。 

package main

import "io"

type myWriter struct {

}

/*func (w myWriter) Write(p []byte) (n int, err error) {
	return
}*/

func main() {
    // 检查 *myWriter 类型是否实现了 io.Writer 接口
    var _ io.Writer = (*myWriter)(nil)

    // 检查 myWriter 类型是否实现了 io.Writer 接口
    var _ io.Writer = myWriter{}
}

注释掉为 myWriter 定义的 Write 函数后，运行程序：

src/main.go:14:6: cannot use (*myWriter)(nil) (type *myWriter) as type io.Writer in assignment:
	*myWriter does not implement io.Writer (missing Write method)
src/main.go:15:6: cannot use myWriter literal (type myWriter) as type io.Writer in assignment:
	myWriter does not implement io.Writer (missing Write method)

报错信息：*myWriter/myWriter 未实现 io.Writer 接口，也就是未实现 Write 方法。

解除注释后，运行程序不报错。 

实际上，上述赋值语句会发生隐式地类型转换，在转换的过程中，编译器会检测等号右边的类型是否实现了等号左边接口所规定的函数。

总结一下，可通过在代码中添加类似如下的代码，用来检测类型是否实现了接口：

var _ io.Writer = (*myWriter)(nil)
var _ io.Writer = myWriter{}

类型转换与类型断言

Go 语言中不允许隐式类型转换，也就是说 = 两边，不允许出现类型不相同的变量。

类型转换、类型断言本质都是把一个类型转换成另外一个类型。不同之处在于，类型断言是对接口变量进行的操作。

类型转换 

对于类型转换而言，转换前后的两个类型要相互兼容才行。类型转换的语法为：

<结果类型> := <目标类型> ( <表达式> )

package main

import "fmt"

func main() {
	var i int = 9

	var f float64
	f = float64(i)
	fmt.Printf("%T, %v\n", f, f)

	f = 10.8
	a := int(f)
	fmt.Printf("%T, %v\n", a, a)
}

断言 （安全和非安全）

前面说过，因为空接口 interface{} 没有定义任何函数，因此 Go 中所有类型都实现了空接口。当一个函数的形参是 interface{}，那么在函数中，需要对形参进行断言，从而得到它的真实类型。

断言的语法为：

<目标类型的值>，<布尔参数> := <表达式>.( 目标类型 ) // 安全类型断言

<目标类型的值> := <表达式>.( 目标类型 )　　//非安全类型断言

类型转换和类型断言有些相似，不同之处，在于类型断言是对接口进行的操作。

示例一

package main

import "fmt"

type Student struct {
	Name string
	Age int
}

func main() {
	var i interface{} = new(Student)
	s := i.(Student)
	
	fmt.Println(s)
}

运行一下：

panic: interface conversion: interface {} is *main.Student, not main.Student

直接 panic 了，这是因为 i 是 *Student 类型，并非 Student 类型，断言失败。这里直接发生了 panic，线上代码可能并不适合这样做，可以采用“安全断言”的语法：

func main() {
	var i interface{} = new(Student)
	s, ok := i.(Student)
	if ok {
		fmt.Println(s)
	}
}

这样，即使断言失败也不会 panic。

示例二

断言其实还有另一种形式，就是用在利用 switch 语句判断接口的类型。每一个 case 会被顺序地考虑。当命中一个 case 时，就会执行 case 中的语句，因此 case 语句的顺序是很重要的，因为很有可能会有多个 case 匹配的情况。

代码示例如下：

func main() {
	//var i interface{} = new(Student)
	//var i interface{} = (*Student)(nil)
	var i interface{}

	fmt.Printf("%p %v\n", &i, i)

	judge(i)
}

func judge(v interface{}) {
	fmt.Printf("%p %v\n", &v, v)

	switch v := v.(type) {
	case nil:
		fmt.Printf("%p %v\n", &v, v)
		fmt.Printf("nil type[%T] %v\n", v, v)

	case Student:
		fmt.Printf("%p %v\n", &v, v)
		fmt.Printf("Student type[%T] %v\n", v, v)

	case *Student:
		fmt.Printf("%p %v\n", &v, v)
		fmt.Printf("*Student type[%T] %v\n", v, v)

	default:
		fmt.Printf("%p %v\n", &v, v)
		fmt.Printf("unknow\n")
	}
}

type Student struct {
	Name string
	Age int
}

main 函数里有三行不同的声明，每次运行一行，注释另外两行，得到三组运行结果：

// --- var i interface{} = new(Student)
0xc4200701b0 [Name: ], [Age: 0]
0xc4200701d0 [Name: ], [Age: 0]
0xc420080020 [Name: ], [Age: 0]
*Student type[*main.Student] [Name: ], [Age: 0]

// --- var i interface{} = (*Student)(nil)
0xc42000e1d0 <nil>
0xc42000e1f0 <nil>
0xc42000c030 <nil>
*Student type[*main.Student] <nil>

// --- var i interface{}
0xc42000e1d0 <nil>
0xc42000e1e0 <nil>
0xc42000e1f0 <nil>
nil type[<nil>] <nil>

对于第一行语句：

var i interface{} = new(Student)

i 是一个 *Student 类型，匹配上第三个 case，从打印的三个地址来看，这三处的变量实际上都是不一样的。在 main 函数里有一个局部变量 i；调用函数时，实际上是复制了一份参数，因此函数里又有一个变量 v，它是 i 的拷贝；断言之后，又生成了一份新的拷贝。所以最终打印的三个变量的地址都不一样。

对于第二行语句：

var i interface{} = (*Student)(nil)

 这里想说明的其实是 i 在这里动态类型是 (*Student), 数据为 nil，它的类型并不是 nil，它与 nil 作比较的时候，得到的结果也是 false。

最后一行语句：

var i interface{}

这回 i 才是 nil 类型

如何用interface实现多态

Go 语言并没有设计诸如虚函数、纯虚函数、继承、多重继承等概念，但它通过接口却非常优雅地支持了面向对象的特性。

多态是一种运行期的行为，它有以下几个特点：

1. 一种类型具有多种类型的能力
2. 允许不同的对象对同一消息做出灵活的反应
3. 以一种通用的方式对待个使用的对象
4. 非动态语言必须通过继承和接口的方式来实现

看一个实现了多态的代码例子：

package main

import "fmt"

func main() {
	qcrao := Student{age: 18}
	whatJob(&qcrao)

	growUp(&qcrao)
	fmt.Println(qcrao)

	stefno := Programmer{age: 100}
	whatJob(stefno)

	growUp(stefno)
	fmt.Println(stefno)
}

func whatJob(p Person) {
	p.job()
}

func growUp(p Person) {
	p.growUp()
}

type Person interface {
	job()
	growUp()
}

type Student struct {
	age int
}

func (p Student) job() {
	fmt.Println("I am a student.")
	return
}

func (p *Student) growUp() {
	p.age += 1
	return
}

type Programmer struct {
	age int
}

func (p Programmer) job() {
	fmt.Println("I am a programmer.")
	return
}

func (p Programmer) growUp() {
	// 程序员老得太快 ^_^
	p.age += 10
	return
}

代码里先定义了 1 个 Person 接口，包含两个函数： 

job()
growUp()

然后，又定义了 2 个结构体，Student 和 Programmer，同时，类型 *Student、Programmer 实现了 Person 接口定义的两个函数。注意，*Student 类型实现了接口， Student 类型却没有。

之后，我又定义了函数参数是 Person 接口的两个函数：

func whatJob(p Person)
func growUp(p Person)

main 函数里先生成 Student 和 Programmer 的对象，再将它们分别传入到函数 whatJob 和 growUp。函数中，直接调用接口函数，实际执行的时候是看最终传入的实体类型是什么，调用的是实体类型实现的函数。于是，不同对象针对同一消息就有多种表现，多态就实现了。

更深入一点来说的话，在函数 whatJob() 或者 growUp() 内部，接口 person 绑定了实体类型 *Student 或者 Programmer。根据前面分析的 iface 源码，这里会直接调用 fun 里保存的函数，类似于： s.tab->fun[0]，而因为 fun 数组里保存的是实体类型实现的函数，所以当函数传入不同的实体类型时，调用的实际上是不同的函数实现，从而实现多态。

运行代码：

I am a student.
{19}
I am a programmer.
{100}