深刻理解Go的interface{}内部执行原理

概念补充

Go的interface是由两种类型来实现的：iface和 eface

iface指的是接口中申明有方法（至少1个），eface表示接口中没有申明方法

后面会讲到这两个究竟是什么，因此这里须要先不用关心。

深刻理解

下面是一个简单的Demo，Binary实现了fmt.Stringer接口，咱们调用ToString()方法，会调用接口的String()方法。

// 类型
type Binary uint64

// 实现String方法，实现fmt.Stringer接口
func (i Binary) String() string {
	return strconv.FormatUint(uint64(i), 10)
}

func main() {
	b := Binary(200) // 01
  // var b Binary = Binary(200)
	ToString(b)// 02
}
func ToString(value interface{}) string {
  // 断言，转化成fmt.Stringer接口类型
	newValue, ok := value.(fmt.Stringer) //3
	if ok {
		return newValue.String()// 4
	}
	panic("The value is not implement fmt.Stringer func")
}
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大体的执行流程图下所示：

//01 执行的是，在内存中开辟一块内存，存放200这个值

// 02 调用ToString方法，首先方法传递过程当中须要隐式将b转换成interface{}类型，实际上作的就是如下：

首先你们可能会关心，我就没见过这个结构，你是否是骗人的，其实有这个结构体，是在runtime/runtime2.go 中

type eface struct {
	_type *_type // 类型
	data  unsafe.Pointer //值
}
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那么如何转换的呢？

type 指得是 Binary的类型，包含了Binary类型的全部信息（后面会介绍到）

data 指向的真实数据，因为咱们传递的不是指针，因此这种状况下实际上是作了一次内存拷贝(因此也就是尽量的别使用interface{})，data其实存的是拷贝的数据，若是换作是指针，其实也是拷贝了一份指针地址(这也就是reflect.Elem方法的做用)

​ 如下这几段代码所有来自于 runtime/iface.go

// 关于 unsafe.Pointer，unsafe包学习的时候介绍过
func convT2E(t *_type, elem unsafe.Pointer) (e eface) {
	if raceenabled {
		raceReadObjectPC(t, elem, getcallerpc(), funcPC(convT2E))
	}
	if msanenabled {
		msanread(elem, t.size)
	}
  // 首先会分配一块内存，内存大小为类型t的大小,下面这段话是mallocgc的介绍
  // Allocate an object of size bytes.
  // Small objects are allocated from the per-P cache's free lists.
  // Large objects (> 32 kB) are allocated straight from the heap.
	x := mallocgc(t.size, t, true)
	// TODO: We allocate a zeroed object only to overwrite it with actual data.
	// Figure out how to avoid zeroing. Also below in convT2Eslice, convT2I, convT2Islice.
  // 将elem拷贝到x 
	typedmemmove(t, x, elem)
  // eface 的类型为t，值为x
	e._type = t
	e.data = x
	return
}
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//3 其次就是到了断言的部分，那么断言到底执行了什么呢？

// inter 指的是fmt.Stringer接口类型信息
// e 就是咱们上面的的interface{} 的真实类型eface
func assertE2I2(inter *interfacetype, e eface) (r iface, b bool) {
	t := e._type
	if t == nil {
		return
	}
  // 获取tab，其实你们有可能不太理解
	tab := getitab(inter, t, true)
	if tab == nil {
		return
	}
	r.tab = tab
	r.data = e.data
	b = true
	return
}
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那么这里就须要理解什么是 iface

type iface struct {
	tab  *itab//table
	data unsafe.Pointer //值
}
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tab 又是什么？

​ tab的意思是table的意思，关于table的概念，你们能够去找找资料

​ 具备方法的语言一般属于如下两种阵营之一：为全部方法调用静态地准备表（如在C ++和Java中），或在每次调用时进行方法查找（如在Smalltalk及其许多模仿程序中，包括JavaScript和Python）以及添加奇特的缓存以提升调用效率。Go位于二者的中间：它具备方法表，但在运行时对其进行计算。

type itab struct {
	inter *interfacetype// 接口类型,这里就是Stringer
	_type *_type// 值类型, 这里就是Binary
	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.
}
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其实上面这段代码的流程以下：

data就是 eface.data

tab其实就是 : inter 指的是接口类型(也就是fmt.Stringer接口)，type是Binary类型，fun[0]是(Binary)String方法 ，其余几个先不用care

//4 newValue.String()到底作了啥，其实根据上面咱们很容易知道，没法就是newValue.tab.fun[0].(newValue.data) ，因此就是这么简单。

总结

一、go的 interface{} 转换过程当中至少作一次内存拷贝，因此传递指针是最好的选择。

type User struct {
	Name string
	Age  int
}

func main() {
  var empty interface{} = User{} //这里会拷贝一次，将user转换成interface{}，因此函数传递过程当中也别直接使用结构体传递
}
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正确写法

func main() {
	var empty interface{} = &User{}
}
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二、有人会问到字符串传递是否内存拷贝，回答否，由于字符串底层是一个byte[] 数组，他的结构组成是

type StringHeader struct {
	Data uintptr //数据，是一个二进制数组
	Len  int// 长度
}
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因此64位计算机，字符串的长度是128位，占用16个字节

三、减小使用interface{} ，由于会有没必要要的开销，其次Golang自己是一个强类型语言，静态语言，申明式是最好的方式。

四、interface{}是反射的核心，后期我会讲解反射

参考

research.swtch.com/interfaces