Go interface 類型轉(zhuǎn)換原理剖析
hi, 大家好，我是 haohongfan。
可能你看過的 interface 剖析的文章比較多了，這些文章基本都是從匯編角度分析類型轉(zhuǎn)換或者動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)。不過隨著 Go 版本升級，對應(yīng)的 Go 匯編也發(fā)生了巨大的變化，如果單從匯編角度去分析 interface 變的非常有難度，本篇文章我會從內(nèi)存分配+匯編角度切入 interface，去了解 interface 的原理。
限于篇幅 interface 有關(guān)動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)和反射的內(nèi)容，請關(guān)注后續(xù)的文章。本篇文章主要是關(guān)于類型轉(zhuǎn)換。
eface
func main() {
var ti interface{}
var a int = 100
ti = a
fmt.Println(ti)
}
這段最常見的代碼，現(xiàn)在提出一些問題：
如何查看 ti 是 eface 還是 iface ? 值 100 保存在哪里了 ？ 如何看 ti 的真實(shí)的值的類型 ？
大部分源碼分析都是從匯編入手來看的，這里也把對應(yīng)的匯編貼出來
0x0040 00064 (main.go:44) MOVQ $100, (SP)
0x0048 00072 (main.go:44) CALL runtime.convT64(SB)
0x004d 00077 (main.go:44) MOVQ 8(SP), AX
0x0052 00082 (main.go:44) MOVQ AX, ""..autotmp_3+64(SP)
0x0057 00087 (main.go:44) LEAQ type.int(SB), CX
0x005e 00094 (main.go:44) MOVQ CX, "".ti+72(SP)
0x0063 00099 (main.go:44) MOVQ AX, "".ti+80(SP)
這段匯編有下面這些特點(diǎn)：
CALL runtime.convT64(SB)：將 100 作為 runtime.convT64 的參數(shù)，該函數(shù)申請了一段內(nèi)存，將 100 放入了這段內(nèi)存里 將類型 type.int 放入到 SP+72 的位置 將包含 100 的那塊內(nèi)存的指針，放入到 SP + 80 的位置
這段匯編從直觀上來說，interface 轉(zhuǎn)換成 eface 是看不出來的。這個如何觀察呢？這個就需要借助 gdb 了。
再繼續(xù)深究下，如何利用內(nèi)存分布來驗(yàn)證是 eface 呢？需要另外再添加點(diǎn)代碼。
type eface struct {
_type *_type
data unsafe.Pointer
}
type _type struct {
size uintptr
ptrdata uintptr // size of memory prefix holding all pointers
hash uint32
tflag tflag
align uint8
fieldAlign uint8
kind uint8
equal func(unsafe.Pointer, unsafe.Pointer) bool
gcdata *byte
str nameOff
ptrToThis typeOff
}
func main() {
var ti interface{}
var a int = 100
ti = a
fmt.Println("type:", *(*eface)(unsafe.Pointer(&ti))._type)
fmt.Println("data:", *(*int)((*eface)(unsafe.Pointer(&ti)).data))
fmt.Println((*eface)(unsafe.Pointer(&ti)))
}
output:
type: {8 0 4149441018 15 8 8 2 0x10032e0 0x10e6b60 959 27232}
data: 100
&{0x10ade20 0x1155bc0}
從這個結(jié)果上能夠看出來
eface.kind = 2, 對應(yīng)著 runtime.kindInt eface.data = 100
從內(nèi)存上分配上看，我們基本看出來了 eface 的內(nèi)存布局及對應(yīng)的最終的 eface 的類型轉(zhuǎn)換結(jié)果。
iface
package main
type Person interface {
Say() string
}
type Man struct {
}
func (m *Man) Say() string {
return "Man"
}
func main() {
var p Person
m := &Man{}
p = m
println(p.Say())
}
iface 我們也看下匯編：
0x0029 00041 (main.go:24) LEAQ runtime.zerobase(SB), AX
0x0030 00048 (main.go:24) MOVQ AX, ""..autotmp_6+48(SP)
0x0035 00053 (main.go:24) MOVQ AX, "".m+32(SP)
0x003a 00058 (main.go:25) MOVQ AX, ""..autotmp_3+64(SP)
0x003f 00063 (main.go:25) LEAQ go.itab.*"".Man,"".Person(SB), CX
0x0046 00070 (main.go:25) MOVQ CX, "".p+72(SP)
0x004b 00075 (main.go:25) MOVQ AX, "".p+80(SP)
這段匯編上，能夠看出來是有 itab 的，但是是否真的是轉(zhuǎn)成了 iface，匯編上仍然反應(yīng)不出來。
同樣，我們繼續(xù)用 gdb 查看 Person interface 確實(shí)被轉(zhuǎn)換成了 iface。
關(guān)于 iface 內(nèi)存布局，我們?nèi)匀患狱c(diǎn)代碼來查看
type itab struct {
inter *interfacetype
_type *_type
hash uint32
_ [4]byte
fun [1]uintptr
}
type iface struct {
tab *itab
data unsafe.Pointer
}
type Person interface {
Say() string
}
type Man struct {
Name string
}
func (m *Man) Say() string {
return "Man"
}
func main() {
var p Person
m := &Man{Name: "hhf"}
p = m
println(p.Say())
fmt.Println("itab:", *(*iface)(unsafe.Pointer(&p)).tab)
fmt.Println("data:", *(*Man)((*iface)(unsafe.Pointer(&p)).data))
}
output:
Man
itab: {0x10b3ba0 0x10b1900 1224794265 [0 0 0 0] [17445152]}
data: {hhf}
關(guān)于想繼續(xù)探究 eface, iface 的內(nèi)存布局的同學(xué)，可以基于上面的代碼，利用 unsafe 的相關(guān)函數(shù)去看對應(yīng)的內(nèi)存位置上的值。
類型斷言
type Person interface {
Say() string
}
type Man struct {
Name string
}
func (m *Man) Say() string {
return "Man"
}
func main() {
var p Person
m := &Man{Name: "hhf"}
p = m
if m1, ok := p.(*Man); ok {
fmt.Println(m1.Name)
}
}
我們僅關(guān)注類型斷言那塊內(nèi)容，貼出對應(yīng)的匯編
0x0087 00135 (main.go:23) MOVQ "".p+104(SP), AX
0x008c 00140 (main.go:23) MOVQ "".p+112(SP), CX
0x0091 00145 (main.go:23) LEAQ go.itab.*"".Man,"".Person(SB), DX
0x0098 00152 (main.go:23) CMPQ DX, AX
能夠看出來的是：將 iface.itab 放入了 AX，將 go.itab.*"".Man,"".Person(SB) 放入了 DX，比較兩者是否相等，來判斷 Person 的真實(shí)類型是否是 Man。
另外一個類型斷言的方式就是 switch 了，其實(shí)兩者本質(zhì)上沒啥區(qū)別。
坑
interface 最著名的坑的，應(yīng)該就是下面這個了。
func main() {
var a interface{} = nil
var b *int = nil
isNil(a)
isNil(b)
}
func isNil(x interface{}) {
if x == nil {
fmt.Println("empty interface")
return
}
fmt.Println("non-empty interface")
}
output:
empty interface
non-empty interface
為什么會這樣呢？這就涉及到 interface == nil 的判斷方式了。一般情況只有 eface 的 type 和 data 都為 nil 時，interface == nil 才是 true。
當(dāng)我們把 b 復(fù)制給 interface 時，x._type.Kind = kindPtr。雖說 x.data = nil，但是不符合 interface == nil 的判斷條件了。
關(guān)于 interface 源碼閱讀的一點(diǎn)建議
關(guān)于 interface 源碼閱讀的一點(diǎn)建議，如果想利用匯編看源碼的話，盡量選擇 go1.14.x。
選擇 Go 匯編來看 interface，基本上也是為了查看 interface 最終被轉(zhuǎn)換成 eface 還是 iface，調(diào)用了 runtime 的哪些函數(shù)，以及對應(yīng)的函數(shù)棧分布。如果 Go 版本選擇的太高的話，go 匯編變化太大了，可能匯編上就看不到對應(yīng)的內(nèi)容了。
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