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golang 面试题(十三)interface内部结构和nil详解

发布时间:2021-04-16   编辑:www.jquerycn.cn
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1.以下代码打印出来什么内容,说出为什么。

package main

import (
	"fmt"
)

type People interface {
	Show()
}

type Student struct{}

func (stu *Student) Show() {

}

func live() People {
	var stu *Student
	return stu
}

func main() {
	if live() == nil {
		fmt.Println("AAAAAAA")
	} else {
		fmt.Println("BBBBBBB")
	}
}

考点:interface内部结构
解答:
很经典的题! 这个考点是很多人忽略的interface内部结构。 go中的接口分为两种一种是空的接口类似这样:

var in interface{}

另一种如题目:

type People interface {
    Show()
}

他们的底层结构如下:

type eface struct {      //空接口
    _type *_type         //类型信息
    data  unsafe.Pointer //指向数据的指针(go语言中特殊的指针类型unsafe.Pointer类似于c语言中的void*)
}
type iface struct {      //带有方法的接口
    tab  *itab           //存储type信息还有结构实现方法的集合
    data unsafe.Pointer  //指向数据的指针(go语言中特殊的指针类型unsafe.Pointer类似于c语言中的void*)
}
type _type struct {
    size       uintptr  //类型大小
    ptrdata    uintptr  //前缀持有所有指针的内存大小
    hash       uint32   //数据hash值
    tflag      tflag
    align      uint8    //对齐
    fieldalign uint8    //嵌入结构体时的对齐
    kind       uint8    //kind 有些枚举值kind等于0是无效的
    alg        *typeAlg //函数指针数组,类型实现的所有方法
    gcdata    *byte
    str       nameOff
    ptrToThis typeOff
}
type itab struct {
    inter  *interfacetype  //接口类型
    _type  *_type          //结构类型
    link   *itab
    bad    int32
    inhash int32
    fun    [1]uintptr      //可变大小 方法集合
}

可以看出iface比eface 中间多了一层itab结构。 itab 存储_type信息和[]fun方法集,从上面的结构我们就可得出,因为data指向了nil 并不代表interface 是nil, 所以返回值并不为空,这里的fun(方法集)定义了接口的接收规则,在编译的过程中需要验证是否实现接口 结果:

BBBBBBB

@转载,https://my.oschina.net/qiangmzsx/blog/1478739?p=1

 

看了这篇文章,反射的规则,详细介绍了interface。

其中有一段:

接口类型的变量存储了两个内容:赋值给变量实际的值和这个值的类型描述。更准确的说,值是底层实现了接口的实际数据项目,而类型描述了这个项目完整的类型。

另外,该文章中对 reflect 包进行了详细的介绍。

所以判空的时候判断值就可以了,问题中的代码可以改成。

package main

import (
	"fmt"
	"reflect"
)

type People interface {
	Show()
}

type Student struct{}

func (stu *Student) Show() {

}

func live() People {
	var stu *Student
	return stu
}

func main() {
	if reflect.ValueOf(live()).IsNil() {
		fmt.Println("AAAAAAA")
	} else {
		fmt.Println("BBBBBBB")
	}
}

输出结果:

AAAAAAA

 

2.Golang 关于 nil 的认识。

1. 什么是 nil ?

大家都清楚,当你声明了一个变量 但却还并木优赋值时,golang中会自动给你的变量类型给一个对应的默认零值。这是每种类型对应的零值:

bool      -> false                              
numbers -> 0                                 
string    -> ""      

pointers -> nil
slices -> nil
maps -> nil
channels -> nil
functions -> nil
interfaces -> nil

再来一个strcut :

type Person struct {
  Age int
  Name string
  Friends []Person
}

var p Person // Person{0, "", nil}

变量p只声明但没有赋值,所以p的所有字段都有对应的零值。

1. Go的文档中说到,nil是预定义的标识符,代表指针、通道、函数、接口、映射或切片的零值,并不是GO 的关键字之一

2. nil只能赋值给指针、channel、func、interface、map或slice类型的变量 (非基础类型) 否则会引发 panic

 

2. 那么 nil 有何用?

pointers

var p *int
p == nil    // true
*p          // panic: invalid memory address or nil pointer dereference

指针表示指向内存的地址,如果对为nil的指针进行解引用的话就会导致panic。

interface 与 nil (重点讲解)

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。

在底层,interface作为两个成员来实现,一个类型和一个值

看这里有官方明确说明:http://golang.org/doc/go_faq.html#nil_error

 

在底层,interface作为两个成员实现:一个类型和一个值。该值被称为接口的动态值, 它是一个任意的具体值,而该接口的类型则为该值的类型。对于 int 值3, 一个接口值示意性地包含(int, 3)。

只有在内部值和类型都未设置时(nil, nil),一个接口的值才为 nil。特别是,一个 nil 接口将总是拥有一个 nil 类型。若我们在一个接口值中存储一个 *int 类型的指针,则内部类型将为 int,无论该指针的值是什么:(int, nil)。 因此,这样的接口值会是非 nil 的,即使在该指针的内部为 nil。

来看看interface倒底是什么。会用到反射,关于反射的文章你可以自己下来学习,也可参考这篇文章

反射文章讲解

interface三大特性

 

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    var val interface{} = int64(58)
    fmt.Println(reflect.TypeOf(val)) // int64
    val = 50
    fmt.Println(reflect.TypeOf(val)) // int
}

 

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)。

请看下面的代码:

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

type MyError struct {
    Name string
}

func (e *MyError) Error() string {
    return "a"
}

func main() {

    // nil只能赋值给指针、channel、func、interface、map或slice类型的变量 (非基础类型) 否则会引发 panic
    var a *MyError                          // 这里不是 interface 类型  => 而是 一个值为 nil 的指针变量 a
    fmt.Printf("% v\n", reflect.TypeOf(a))  // *main.MyError
    fmt.Printf("%#v\n", reflect.ValueOf(a)) // a => (*main.MyError)(nil)
    fmt.Printf("%p %#v\n", &a, a)           // 0xc42000c028 (*main.MyError)(nil)
    i := reflect.ValueOf(a)
    fmt.Println(i.IsNil()) // true

    if a == nil {
        fmt.Println("a == nil") //  a == nil
    } else {
        fmt.Println("a != nil")
    }

    fmt.Println("a Error():", a.Error()) //a 为什么 a 为 nil 也能调用方法?(指针类型的值为nil 也可以调用方法!但不能进行赋值操作!如下:)
    // a.Name = "1"           // panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference

    var b error = a

    // 为什么 a 为 nil 给了 b 而 b != nil ??? => error 是 interface 类型,type = *a.MyError  data = nil
    fmt.Printf("% v\n", reflect.TypeOf(b))  // type => *main.MyError
    fmt.Printf("% v\n", reflect.ValueOf(b)) // data => a == nil
    if b == nil {
        fmt.Println("b == nil")
    } else {
        fmt.Println("b != nil")
    }
    fmt.Println("b Error():", b.Error()) // a

}

1. 首先 a 是个变量指针,(注意这里 a 并不是interface)该变量指针只是声明,但并没有指向任何地址,所以 a == nil

2. 指针类型的值为 nil ,也能调用方法,但不能进行赋值操作,否则就会引起 panic

3. var b error = a, 这时这里的b 是一个interface, 即应该要满足 上面提到的 interface 与 nil 的关系,即 只有当它的 type 和 data 都为 nil 时才 = nil! (b 是有类型的 为 *main.MyError) 所以最后会有 b != nil

 

3. 来看一个 error 的例子吧

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")   //  e is not nil
    }  
}  

分析:

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 (*data) Error() string { return "" }

func test() error {
    var p *data = nil // (*data, nil)
    return p
}

type aa struct {
    itab uintptr
    data uintptr
}

func main() {
    var e error = test()
    d := (*aa)(unsafe.Pointer(&e))
    dd := (*struct {
        itab uintptr
        data uintptr
    })(unsafe.Pointer(&e))

    fmt.Println(d)          // &{17636960 0}
    fmt.Printf("% v\n", d)  // &{itab:17644608 data:0}
    fmt.Printf("%#v\n", d)  // &main.aa{itab:0x10d3e00, data:0x0}
    fmt.Printf("%#v\n", dd) // &struct { itab uintptr; data uintptr }{itab:0x10d3ca0, data:0x0}
}

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   // 直接抛 nil
}  
   
func main() {  
    var e error = test()  
    if e == nil {  
        fmt.Println("e is nil")  
    } else {  
        fmt.Println("e is not nil")  
    }  
}  

@转载,https://www.jianshu.com/p/a6987f84a5cf

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