go語言nil和interface詳解

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golang的nil在概念上和其它語言的null、None、nil、NULL一樣，都指代零值或空值。nil是預先說明的標識符，也即通常意義上的關鍵字。在golang中，nil只能賦值給指針、channel、func、interface、map或slice類型的變量。如果未遵循這個規則，則會引發panic。對此官方有明確的說明：https://godoc.golangtc.com/pkg/builtin/#Type

golang中的interface類似於java的interface、PHP的interface或C++的純虛基類。接口就是一個協議，規定了一組成員。這個沒什麼好說的，本文不打算對宏觀上的接口概念和基於接口的範式編程做剖析。golang語言的接口有其獨到之處：只要類型T的公開方法完全滿足接口I的要求，就可以把類型T的對象用在需要接口I的地方。這種做法的學名叫做Structural Typing，

https://en.wikipedia.org/wiki/Structural_type_system

有人也把它看作是一種靜態的Duck Typing。所謂類型T的公開方法完全滿足接口I的要求，也即是類型T實現了接口I所規定的一組成員。

在底層，interface作爲兩個成員來實現，一個類型和一個值。對此官方也有文檔說明，這裏有一篇柴大的翻譯：Go中error類型的nil值和nil:

https://my.oschina.net/chai2010/blog/117923

接下來通過編寫測試代碼和gdb來看看interface倒底是什麼。會用到反射，如果您不太瞭解golang的反射是什麼，這裏有刑星翻譯自官方博客的一篇文章：反射的規則：

https://mikespook.com/2011/09/%E5%8F%8D%E5%B0%84%E7%9A%84%E8%A7%84%E5%88%99/

原文在：laws-of-reflection:

http://blog.golang.org/laws-of-reflection

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$GOPATH/src

        ----interface_test

                --------main.go

main.go的代碼如下：

package main

import (
  "fmt"
  "reflect"
)

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

我們已經知道接口類型的變量底層是作爲兩個成員來實現，一個是type，一個是data。type用於存儲變量的動態類型，data用於存儲變量的具體數據。在上面的例子中，第一條打印語句輸出的是：int64。這是因爲已經顯示的將類型爲int64的數據58賦值給了interface類型的變量val，所以val的底層結構應該是：(int64, 58)。我們暫且用這種二元組的方式來描述，二元組的第一個成員爲type，第二個成員爲data。第二條打印語句輸出的是：int。這是因爲字面量的整數在golang中默認的類型是int，所以這個時候val的底層結構就變成了：(int, 50)。藉助於gdb很容易觀察到這點：

$ cd $GOPATH/src/interface_test
$ go build -gcflags "-N -l"
$ gdb interface_test

接下來說說interface類型的值和nil的比較問題。這是個比較經典的問題，也算是golang的一個坑。

package main

import "fmt"

func main() {

  var val interface{} = nil

  if val == nil {
    fmt.Println("val is nil")
  } else {
    fmt.Println("val is not nil")
  }
}

變量val是interface類型，它的底層結構必然是(type, data)。由於nil是untyped(無類型)，而又將nil賦值給了變量val，所以val實際上存儲的是(nil, nil)。因此很容易就知道val和nil的相等比較是爲true的。

$ cd $GOPATH/src/interface_test
$ go build
$ ./interface_test
val is nil

對於將任何其它有意義的值類型賦值給val，都導致val持有一個有效的類型和數據。也就是說變量val的底層結構肯定不爲(nil, nil)，因此它和nil的相等比較總是爲false。

上面的討論都是在圍繞值類型來進行的。在繼續討論之前，讓我們來看一種特例：(*interface{})(nil)。將nil轉成interface類型的指針，其實得到的結果僅僅是空接口類型指針並且它指向無效的地址。注意是空接口類型指針而不是空指針，這兩者的區別蠻大的，學過C的童鞋都知道空指針是什麼概念。

關於(*interface{})(nil)還有一些要注意的地方。這裏僅僅是拿(*interface{})(nil)來舉例，對於(*int)(nil)、(*byte)(nil)等等來說是一樣的。上面的代碼定義了接口指針類型變量val，它指向無效的地址(0x0)，因此val持有無效的數據。但它是有類型的(*interface{})。所以val的底層結構應該是：(*interface{}, nil)。有時候您會看到(*interface{})(nil)的應用，比如var ptrIface = (*interface{})(nil)，如果您接下來將ptrIface指向其它類型的指針，將通不過編譯。或者您這樣賦值：*ptrIface = 123，那樣的話編譯是通過了，但在運行時還是會panic的，這是因爲ptrIface指向的是無效的內存地址。其實聲明類似ptrIface這樣的變量，是因爲使用者只是關心指針的類型，而忽略它存儲的值是什麼。還是以例子來說明：

package main

import "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")
  }
}

很顯然，無論該指針的值是什麼：(*interface{}, nil)，這樣的接口值總是非nil的，即使在該指針的內部爲nil。

$ cd $GOPATH/src/interface_test
$ go build
$ ./interface_test
val is not nil

 interface類型的變量和nil的相等比較出現最多的地方應該是error接口類型的值與nil的比較。有時候您想自定義一個返回錯誤的函數來做這個事，可能會寫出以下代碼：

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，以上代碼是有問題的。

$ cd $GOPATH/src/interface_test
$ go build
$ ./interface_test
e is not nil

我們可以來分析一下。error是一個接口類型，test方法中返回的指針p雖然數據是nil，但是由於它被返回成包裝的error類型，也即它是有類型的。所以它的底層結構應該是(*data, nil)，很明顯它是非nil的。

可以打印觀察下底層結構數據：

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)
}

編譯運行：

$ cd $GOPATH/src/interface_test
$ go build
$ ./interface_test
&{5268064 0}

正確的做法應該是：

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")
  }
}

END

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原文鏈接：

https://blog.csdn.net/abv123456789/article/details/24174521

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