Go语言interface底层实现

Go的interface源码在Golang源码的 runtime 目录中。

Go在不同版本之间的interface结构可能会有所不同，但是，整体的结构是不会改变的，此文章用的Go版本是1.11。

Go的interface是由两种类型来实现的： iface 和 eface 。

其中， iface 表示的是包含方法的interface，例如：

type Person interface {
    Print()
}

而 eface 代表的是不包含方法的interface，即

type Person interface {}

或者

var person interface{} = xxxx实体

eface

eface 的具体结构是：

一共有两个属性构成，一个是类型信息 _type ，一个是数据信息。

其中， _type 可以认为是Go语言中所有类型的公共描述，Go语言中几乎所有的数据结构都可以抽象成 _type ，是所有类型的表现，可以说是万能类型，

data

是指向具体数据的指针。

type 的具体代码为：

type _type struct {
    size       uintptr 
    ptrdata    uintptr // size of memory prefix holding all pointers
    hash       uint32
    tflag      tflag
    align      uint8
    fieldalign uint8
    kind       uint8
    alg        *typeAlg
    // gcdata stores the GC type data for the garbage collector.
    // If the KindGCProg bit is set in kind, gcdata is a GC program.
    // Otherwise it is a ptrmask bitmap. See mbitmap.go for details.
    gcdata    *byte
    str       nameOff
    ptrToThis typeOff
}

eface 的整体结构是：

对于没有方法的interface赋值后的内部结构是怎样的呢？

可以先看段代码：

import (
    "fmt"
    "strconv"
)

type Binary uint64

func main() {
    b := Binary(200)
    any := (interface{})(b)
    fmt.Println(any)
}

输出200，赋值后的结构图是这样的：

对于将不同类型转化成 type 万能结构的方法，是运行时的 convT2E 方法，在 runtime 包中。

以上，是对于没有方法的接口说明。

对于包含方法的函数，用到的是另外的一种结构，叫 iface

iface

所有包含方法的接口，都会使用 iface 结构。包含方法的接口就是一下这种最常见，最普通的接口：

type Person interface {
    Print()
}

iface 的源代码是：

type iface struct {
    tab  *itab
    data unsafe.Pointer
}

iface 的具体结构是：

itab 是 iface 不同于 eface 比较关键的数据结构。其可包含两部分：一部分是确定唯一的包含方法的interface的具体结构类型，一部分是指向具体方法集的指针。

具体结构为：

属性 itab

的源代码是：

type itab struct {
    inter *interfacetype //此属性用于定位到具体interface
    _type *_type //此属性用于定位到具体interface
    hash  uint32 // copy of _type.hash. Used for type switches.
    _     [4]byte
    fun   [1]uintptr // variable sized. fun[0]==0 means _type does not implement inter.
}

属性 interfacetype 类似于 _type ，其作用就是interface的公共描述，类似的还有 maptype 、 arraytype 、 chantype ...其都是各个结构的公共描述，可以理解为一种外在的表现信息。 interfacetype 源码如下：

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

iface 的整体结构为：

对于含有方法的interface赋值后的内部结构是怎样的呢？

一下代码运行后

package main

import (
    "fmt"
    "strconv"
)

type Binary uint64
func (i Binary) String() string {
    return strconv.FormatUint(i.Get(), 10)
}

func (i Binary) Get() uint64 {
    return uint64(i)
}

func main() {
    b := Binary(200)
    any := fmt.Stringer(b)
    fmt.Println(any)
}

首先，要知道代码运行结果为:200。

其次，了解到 fmt.Stringer 是一个包含 String 方法的接口。

type Stringer interface {
    String() string
}

最后，赋值后接口 Stringer 的内部结构为：

对于将不同类型转化成itable中 type(Binary) 的方法，是运行时的 convT2I 方法，在 runtime 包中。

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