Go语言：鸭子类型与接口实战解析-优快云博客

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Go 语言与鸭子类型的关系**

先直接来看维基百科里的定义：

If it looks like a duck, swims like a duck, and quacks like a duck, then it probably is a duck.

翻译过来就是：如果某个东西长得像鸭子，像鸭子一样游泳，像鸭子一样嘎嘎叫，那它就可以被看成是一只鸭子。

Duck Typing，鸭子类型，是动态编程语言的一种对象推断策略，它更关注对象能如何被使用，而不是对象的类型本身。Go 语言作为一门静态语言，它通过通过接口的方式完美支持鸭子类型。

例如，在动态语言 Python 中，定义一个这样的函数：

def hello_world(coder): coder.say_hello()

当调用此函数的时候，可以传入任意类型，只要它实现了 say_hello() 函数就可以。如果没有实现，运行过程中会出现错误。

而在静态语言如 Java、C++ 中，必须要显示地声明实现了某个接口，之后，才能用在任何需要这个接口的地方。如果你在程序中调用 hello_world 函数，却传入了一个根本就没有实现 say_hello() 的类型，那在编译阶段就不会通过。这也是静态语言比动态语言更安全的原因。

动态语言和静态语言的差别在此就有所体现。静态语言在编译期间就能发现类型不匹配的错误，不像动态语言，必须要运行到那一行代码才会报错。插一句，这也是我不喜欢用 Python 的一个原因。当然，静态语言要求程序员在编码阶段就要按照规定来编写程序，为每个变量规定数据类型，这在某种程度上，加大了工作量，也加长了代码量。动态语言则没有这些要求，可以让人更专注在业务上，代码也更短，写起来更快，这一点，写Python 的同学比较清楚。

Go 语言作为一门现代静态语言，是有后发优势的。它引入了动态语言的便利，同时又会进行静态语言的类型检查，写起来是非常 Happy 的。Go 采用了折中的做法：不要求类型显示地声明实现了某个接口，只要实现了相关的方法即可，编译器就能检测到。

菜鸟教程上的例子

package main

import (
    "fmt"
)

type Phone interface {
    call()
}

type NokiaPhone struct {
}

func (nokiaPhone NokiaPhone) call() {
    fmt.Println("I am Nokia, I can call you!")
}

type IPhone struct {
}

func (iPhone IPhone) call() {
    fmt.Println("I am iPhone, I can call you!")
}

func main() {
    var phone Phone

    phone = new(NokiaPhone)
    phone.call()

    phone = new(IPhone)
    phone.call()

}

在上面的例子中，我们定义了一个接口Phone，接口里面有一个方法call()。然后我们在main函数里面定义了一个Phone类型变量，并分别为之赋值为NokiaPhone和IPhone。然后调用call()方法，输出结果如下：

I am Nokia, I can call you!
I am iPhone, I can call you!

iface 和 eface 的区别是什么

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{}。

从源码层面看一下：

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
}

inter：接口的类型信息。
_type：具体类型信息
hash：_type.hash 的副本，用于目标类型和接口变量的类型对比判断。
fun：底层数组，存储接口的方法集的具体实现的地址，其包含一组函数指针，实现了接口方法的动态分派，且每次在接口发生变更时都会更新。

iface 内部维护两个指针，tab 指向一个 itab 实体，它表示接口的类型以及赋给这个接口的实体类型。data 则指向接口具体的值，一般而言是一个指向堆内存的指针。

再来仔细看一下 itab 结构体：_type 字段描述了实体的类型，包括内存对齐方式，大小等；inter 字段则描述了接口的类型。fun 字段放置和接口方法对应的具体数据类型的方法地址，实现接口调用方法的动态分派，一般在每次给接口赋值发生转换时会更新此表，或者直接拿缓存的 itab。

这里只会列出实体类型和接口相关的方法，实体类型的其他方法并不会出现在这里。如果你学过 C++ 的话，这里可以类比虚函数的概念。

另外，你可能会觉得奇怪，为什么 fun 数组的大小为 1，要是接口定义了多个方法可怎么办？实际上，这里存储的是第一个方法的函数指针，如果有更多的方法，在它之后的内存空间里继续存储。从汇编角度来看，通过增加地址就能获取到这些函数指针，没什么影响。顺便提一句，这些方法是按照函数名称的字典序进行排列的。

再看一下 interfacetype 类型，它描述的是接口的类型：

type interfacetype struct {
	typ _type 
	pkgpath name 
	mhdr []imethod
}

可以看到，它包装了 _type 类型，_type 实际上是描述 Go 语言中各种数据类型的结构体。我们注意到，这里还包含一个 mhdr 字段，表示接口所定义的函数列表， pkgpath 记录定义了接口的包名。

再进一步到 type 属性里看看，其包含的类型信息更多：

type _type struct {
 size       uintptr
 ptrdata    uintptr 
 hash       uint32
 tflag      tflag
 align      uint8
 fieldAlign uint8
 kind       uint8
 equal func(unsafe.Pointer, unsafe.Pointer) bool
 gcdata    *byte
 str       nameOff
 ptrToThis typeOff
}

size：类型的大小。
ptrdata：包含所有指针的内存前缀的大小。
hash：类型的 hash 值。此处提前计算好，可以避免在哈希表中计算。
tflag：额外的类型信息标志。此处为类型的 flag 标志，主要用于反射。
align：对应变量与该类型的内存对齐大小。
fieldAlign：对应类型的结构体的内存对齐大小。
kind：类型的枚举值。包含 Go 语言中的所有类型，例如：kindBool、kindInt、kindInt8、kindInt16 等。
equal：用于比较此对象的回调函数。
gcdata：存储垃圾收集器的 GC 类型数据。

iface全貌

在这里插入图片描述

接着来看一下 eface 的源码：

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

相比 iface，eface 就比较简单了。只维护了一个 _type 字段，表示空接口所承载的具体的实体类型。data 描述了具体的值。

在这里插入图片描述

接口的构造过程是怎样的

主要是利用下面代码

func convT2I64(tab *itab, elem unsafe.Pointer) (i iface) {
    t := tab._type

    //...

    var x unsafe.Pointer
    if *(*uint64)(elem) == 0 {
        x = unsafe.Pointer(&zeroVal[0])
    } else {
        x = mallocgc(8, t, false)
        *(*uint64)(x) = *(*uint64)(elem)
    }
    i.tab = tab
    i.data = x
    return
}