golang: 详解interface和nil
来源:互联网 发布:微信三级分销系统 源码 编辑:程序博客网 时间:2024/05/20 03:06
golang的nil在概念上和其它语言的null、None、nil、NULL一样,都指代零值或空值。nil是预先说明的标识符,也即通常意义上的关键字。在golang中,nil只能赋值给指针、channel、func、interface、map或slice类型的变量。如果未遵循这个规则,则会引发panic。对此官方有明确的说明:http://pkg.golang.org/pkg/builtin/#Type
golang中的interface类似于java的interface、PHP的interface或C++的纯虚基类。接口就是一个协议,规定了一组成员。这个没什么好说的,本文不打算对宏观上的接口概念和基于接口的范式编程做剖析。golang语言的接口有其独到之处:只要类型T的公开方法完全满足接口I的要求,就可以把类型T的对象用在需要接口I的地方。这种做法的学名叫做Structural Typing,有人也把它看作是一种静态的Duck Typing。所谓类型T的公开方法完全满足接口I的要求,也即是类型T实现了接口I所规定的一组成员。
在底层,interface作为两个成员来实现,一个类型和一个值。对此官方也有文档说明:http://golang.org/doc/go_faq.html#nil_error,如果您不习惯看英文,这里有一篇柴大的翻译:Go中error类型的nil值和nil 。
接下来通过编写测试代码和gdb来看看interface倒底是什么。会用到反射,如果您不太了解golang的反射是什么,这里有刑星翻译自官方博客的一篇文章:反射的规则,原文在:laws-of-reflection。
package main import ( "fmt" "reflect") func main() { var val interface{} = int64(58) fmt.Println(reflect.TypeOf(val)) val = 50 fmt.Println(reflect.TypeOf(val))}我们已经知道接口类型的变量底层是作为两个成员来实现,一个是type,一个是data。type用于存储变量的动态类型,data用于存储变量的具体数据。在上面的例子中,第一条打印语句输出的是:int64。这是因为已经显示的将类型为int64的数据58赋值给了interface类型的变量val,所以val的底层结构应该是:(int64, 58)。我们暂且用这种二元组的方式来描述,二元组的第一个成员为type,第二个成员为data。第二条打印语句输出的是:int。这是因为字面量的整数在golang中默认的类型是int,所以这个时候val的底层结构就变成了:(int, 50)。借助于gdb很容易观察到这点:
$ cd $GOPATH/src/interface_test$ go build -gcflags "-N -l"$ gdb interface_test
接下来说说interface类型的值和nil的比较问题。这是个比较经典的问题,也算是golang的一个坑。
接下来看看代码
package mainimport ( "fmt")func main() { var val interface{} = nil if val == nil { fmt.Println("val is nil") } else { fmt.Println("val is not nil") }}变量val是interface类型,它的底层结构必然是(type, data)。由于nil是untyped(无类型),而又将nil赋值给了变量val,所以val实际上存储的是(nil, nil)。因此很容易就知道val和nil的相等比较是为true的。
$ cd $GOPATH/src/interface_test$ go build$ ./interface_testval is nil
对于将任何其它有意义的值类型赋值给val,都导致val持有一个有效的类型和数据。也就是说变量val的底层结构肯定不为(nil, nil),因此它和nil的相等比较总是为false。
上面的讨论都是在围绕值类型来进行的。在继续讨论之前,让我们来看一种特例:(*interface{})(nil)。将nil转成interface类型的指针,其实得到的结果仅仅是空接口类型指针并且它指向无效的地址。注意是空接口类型指针而不是空指针,这两者的区别蛮大的,学过C的童鞋都知道空指针是什么概念。
关于(*interface{})(nil)还有一些要注意的地方。这里仅仅是拿(*interface{})(nil)来举例,对于(*int)(nil)、(*byte)(nil)等等来说是一样的。上面的代码定义了接口指针类型变量val,它指向无效的地址(0x0),因此val持有无效的数据。但它是有类型的(*interface{})。所以val的底层结构应该是:(*interface{}, nil)。有时候您会看到(*interface{})(nil)的应用,比如var ptrIface = (*interface{})(nil),如果您接下来将ptrIface指向其它类型的指针,将通不过编译。或者您这样赋值:*ptrIface = 123,那样的话编译是通过了,但在运行时还是会panic的,这是因为ptrIface指向的是无效的内存地址。其实声明类似ptrIface这样的变量,是因为使用者只是关心指针的类型,而忽略它存储的值是什么。还是以例子来说明:
package mainimport ( "fmt")func main() { var val interface{} = (*interface{})(nil) // val = (*int)(nil) if val == nil { fmt.Println("val is nil") } else { fmt.Println("val is not nil")很显然,无论该指针的值是什么:(*interface{}, nil),这样的接口值总是非nil的,即使在该指针的内部为nil。
$ cd $GOPATH/src/interface_test$ go build$ ./interface_testval is not nilinterface类型的变量和nil的相等比较出现最多的地方应该是error接口类型的值与nil的比较。有时候您想自定义一个返回错误的函数来做这个事,可能会写出以下代码:
package main import ( "fmt") type data struct{} func (this *data) Error() string { return "" } func test() error { var p *data = nil return p} func main() { var e error = test() if e == nil { fmt.Println("e is nil") } else { fmt.Println("e is not nil") }}但是很可惜,以上代码是有问题的。
$ cd $GOPATH/src/interface_test$ go build$ ./interface_teste is not nil
我们可以来分析一下。error是一个接口类型,test方法中返回的指针p虽然数据是nil,但是由于它被返回成包装的error类型,也即它是有类型的。所以它的底层结构应该是(*data, nil),很明显它是非nil的。可以打印观察下底层结构数据:
package main import ( "fmt" "unsafe") type data struct{} func (this *data) Error() string { return "" } func test() error { var p *data = nil return p} func main() { var e error = test() d := (*struct { itab uintptr data uintptr })(unsafe.Pointer(&e)) fmt.Println(d)}$ cd $GOPATH/src/interface_test$ go build$ ./interface_test&{3078907912 0}正确的做法应该是:
package main import ( "fmt") type data struct{} func (this *data) Error() string { return "" } func bad() bool { return true} func test() error { var p *data = nil if bad() { return p } return nil} func main() { var e error = test() if e == nil { fmt.Println("e is nil") } else { fmt.Println("e is not nil") }}
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