Go進階：反射3定律

各位學習Go語言的朋友，週末好，這次跟大家聊一聊Go語言的一個高級話題：反射。

這篇文章是從我過去的學習筆記修改來的，內容主要來自Go Blog的一篇文章《The law of reflection》。

這篇文章主要介紹反射和接口的關係，解釋內在的關係和原理。

反射來自元編程，指通過類型檢查變量本身數據結構的方式，只有部分編程語言支持反射。

類型

反射構建在類型系統之上，Go是靜態類型語言，每一個變量都有靜態類型，在編譯時就確定下來了。

比如：

type MyInt int

var i int
var j MyInt

i和j的底層類型都是int，但i的靜態類型是int，j的靜態類型是MyInt，這兩個是不同類型，是不能直接賦值的，需要類型強制轉換。

接口類型比較特殊，接口類型的變量被多種對象類型賦值，看起來像動態語言的特性，但變量類型始終是接口類型，Go是靜態的。舉例：

var r io.Reader
r = os.Stdin
r = bufio.NewReader(r)
r = new(bytes.Buffer)
// and so on

雖然r被3種類型的變量賦值，但r的類型始終是io.Reader。

最特別：空接口interface{}的變量可以被任何類型的值賦值，但類型一直都是interface{}。

接口的表示

Russ Cox（Go語言創始人）在他的博客詳細介紹了Go語言接口，結論是：

接口類型的變量存儲的是一對數據：

1. 變量實際的值
2. 變量的靜態類型

例子：

var r io.Reader
tty, err := os.OpenFile("/dev/tty", os.O_RDWR, 0)
if err != nil {
    return nil, err
}
r = tty

r是接口類型變量，保存了值tty和tty的類型*os.File，所以才能使用類型斷言判斷r保存的值的靜態類型：

var w io.Writer
w = r.(io.Writer)

雖然r中包含了tty和它的類型，包含了tty的所有函數，但r是接口類型，決定了r只能調用接口io.Reader中包含的函數。

記住：接口變量保存的不是接口類型的值，還是英語說起來更方便：Interfaces do not hold interface values.

反射的3條定律

定律1：從接口值到反射對象

反射是一種檢測存儲在接口變量中值和類型的機制。通過reflect包的一些函數，可以把接口轉換爲反射定義的對象。

掌握reflect包的以下函數：

1. reflect.ValueOf({}interface) reflect.Value：獲取某個變量的值，但值是通過reflect.Value對象描述的。
2. reflect.TypeOf({}interface) reflect.Type：獲取某個變量的靜態類型，但值是通過reflect.Type對象描述的，是可以直接使用Println打印的。
3. reflect.Value.Kind() Kind：獲取變量值的底層類型（類別），注意不是類型，是Int、Float，還是Struct，還是Slice，具體見此。
4. reflect.Value.Type() reflect.Type：獲取變量值的類型，效果等同於reflect.TypeOf。

再解釋下Kind和Type的區別，比如：

type MyInt int
var x MyInt = 7
v := reflect.ValueOf(x)

v.Kind()得到的是Int，而Type得到是MyInt。

定律2：從反射對象到接口值

定律2是定律1的逆向過程，上面我們學了：普通變量 -> 接口變量 -> 反射對象的過程，這是從反射對象 -> 接口變量的過程，使用的是Value的Interface函數，是把實際的值賦值給空接口變量，它的聲明如下：

func (v Value) Interface() (i interface{})

回憶一下：接口變量存儲了實際的值和值的類型，Println可以根據接口變量實際存儲的類型自動識別其值並打印。

注意事項：如果Value是結構體的非導出字段，調用該函數會導致panic。

定律3：當反射對象所存的值是可設置時，反射對象纔可修改

從定律1入手理解，定律3就不再那麼難懂。

Settability is a property of a reflection Value, and not all reflection Values have it.

可設置指的是，可以通過Value設置原始變量的值。

通過函數的例子思考一下可設置：

func f(x int)

在調用f的時候，傳入了參數x，從函數內部修改x的值，外部的變量的值並不會發生改變，因爲這種是傳值，是拷貝的傳遞方式。

func f(p *int)

函數f的入參是指針類型，在函數內部的修改變量的值，函數外部變量的值也會跟着變化。

使用反射也是這個原理，如果創建Value時傳遞的是變量，則Value是不可設置的。如果創建Value時傳遞的是變量地址，則Value是可設置的。

可以使用Value.CanSet()檢測是否可以通過此Value修改原始變量的值。

x := 10
v1 := reflect.ValueOf(x)
fmt.Println("setable:", v1.CanSet())
p := reflect.ValueOf(&x)
fmt.Println("setable:", p.CanSet())
v2 := p.Elem()
fmt.Println("setable:", v2.CanSet())

如何通過Value設置原始對象值呢？

Value.SetXXX()系列函數可設置Value中原始對象的值。

系列函數有：

• Value.SetInt()
• Value.SetUint()
• Value.SetBool()
• Value.SetBytes()
• Value.SetFloat()
• Value.SetString()
• ...

設置函數這麼多，到底該選用哪個Set函數？
根據Value.Kind()的結果去獲得變量的底層類型，然後選用該類別的Set函數。

參考資料

1. https://blog.golang.org/laws-of-reflection

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2. 本文作者：大彬
3. 如果喜歡本文，隨意轉載，但請保留此原文鏈接：http://lessisbetter.site/2019/02/24/go-law-of-reflect/