Go語言interface底層實現

Go的interface源碼在Golang源碼的runtime目錄中。
Go在不同版本之間的interface結構可能會有所不同，但是，整體的結構是不會改變的，此文章用的Go版本是1.11。

Go的interface是由兩種類型來實現的：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實體

eface

eface的具體結構是：

一共有兩個屬性構成，一個是類型信息_type，一個是數據信息。
其中，_type可以認爲是Go語言中所有類型的公共描述，Go語言中幾乎所有的數據結構都可以抽象成_type，是所有類型的表現，可以說是萬能類型，
data是指向具體數據的指針。

type的具體代碼爲：

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的整體結構是：

對於沒有方法的interface賦值後的內部結構是怎樣的呢？
可以先看段代碼：

import (
	"fmt"
	"strconv"
)

type Binary uint64

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

輸出200，賦值後的結構圖是這樣的：

對於將不同類型轉化成type萬能結構的方法，是運行時的convT2E方法，在runtime包中。
以上，是對於沒有方法的接口說明。
對於包含方法的函數，用到的是另外的一種結構，叫iface

iface

所有包含方法的接口，都會使用iface結構。包含方法的接口就是一下這種最常見，最普通的接口：

type Person interface {
	Print()
}

iface的源代碼是：

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

iface的具體結構是：

itab是iface不同於eface比較關鍵的數據結構。其可包含兩部分：一部分是確定唯一的包含方法的interface的具體結構類型，一部分是指向具體方法集的指針。
具體結構爲：

屬性 itab的源代碼是：

type itab struct {
	inter *interfacetype //此屬性用於定位到具體interface
	_type *_type //此屬性用於定位到具體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.
}

屬性interfacetype類似於_type，其作用就是interface的公共描述，類似的還有maptype、arraytype、chantype…其都是各個結構的公共描述，可以理解爲一種外在的表現信息。interfacetype源碼如下：

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

iface的整體結構爲：

對於含有方法的interface賦值後的內部結構是怎樣的呢？
一下代碼運行後

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，要知道代碼運行結果爲:200。
其次，瞭解到fmt.Stringer是一個包含String方法的接口。

type Stringer interface {
	String() string
}

最後，賦值後接口Stringer的內部結構爲：

對於將不同類型轉化成itable中type(Binary)的方法，是運行時的convT2I方法，在runtime包中。

參考文獻：
《Go in action》
https://research.swtch.com/interfaces
https://juejin.im/entry/5a7d08d3f265da4e865a6200