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admin · 2017-02-01

序论

  空洞来说,接口,是一种商定,是一种拘束,是一种和叙。

  正在Go言语中,接口是一种语法范例,用来界说一种编程标准。

  正在Go言语中,接口首要有两类:

  没无方法界说的空接口

  无方法界说的非空接口

  以前,有两篇图文周密先容了空接口工具及其范例:

   【Go】内存中的空接口 【Go】再叙空接口

  本文将长远探讨包蕴举措的非空接口,如下简称接口。

   处境

OS:Ubuntu20.04.2LTS;x86_64Go:goversiongo1.16.2linux/amd64

申明

 

  操纵体系、管束器架构、Go版本差别,均有也许酿成无别的源码编译后运转时的存放器值、内存所在、数据布局等存正在区别。

  本文仅包蕴 64 位体系架构下的 64 位可履行次序的研讨理解。

  本文仅包管进修过程当中的理解数据正在方今处境下真实实有用性。

   代码清单

//interface_in_memory.gopackagemainimport"fmt"import"reflect"import"strconv"typefoointerface{fmt.StringerFoo()ree()}typefooImplint//go:noinlinefunc(ifooImpl)Foo(){println("hellofoo")}//go:noinlinefunc(ifooImpl)ree(){println("helloree")}//go:noinlinefunc(ifooImpl)String()string{returnstrconv.Itoa(int(i))}funcmain(){impl:=fooImpl(123)impl.Foo()impl.ree()fmt.Println(impl.String())typeOf(impl)exec(impl)}//go:noinlinefuncexec(foofoo){foo.Foo()foo.ree()fmt.Println(foo.String())typeOf(foo)fmt.Printf("exec参数范例所在:%p
",reflect.TypeOf(exec).In(0))}//go:noinlinefunctypeOf(iinterface{}){v:=reflect.ValueOf(i)t:=v.Type()fmt.Printf("范例:%s
",t.String())fmt.Printf("所在:%p
",t)fmt.Printf("值:%d
",v.Int())fmt.Println()}

 

  以上代码,界说了一个包蕴3个举措的接口范例foo,还界说了一个fooImpl范例。正在语法上,咱们称fooImpl范例达成了foo接口。

   运转了局

   次序布局

   数据布局先容

  接口数据范例的布局界说正在reflect/type.go源文献中,如下所示:

  

//暗示一个接口举措typeimethodstruct{namenameOff//举措称号绝对次序.rodata节的偏移量typtypeOff//举措范例绝对次序.rodata节的偏移量}//暗示一个接口数据范例typeinterfaceTypestruct{rtype//底子消息pkgPathname//包途途消息methods[]imethod//接口举措}

 

  原本这只是一个外象,完全的接口数据范例布局如下伪代码所示:

  

//暗示一个接口范例typeinterfaceTypestruct{rtype//底子消息pkgPathname//包途途消息methods[]imethod//接口举措的slice,现实指向array字段uunco妹妹onType//占位array[len(methods)]imethod//现实的接口举措数据}

 

  完全的布局漫衍图如下:

  

  其它两个必要理会的布局体,以前作品曾经屡次先容过,也正在reflect/type.go源文献中,界说如下:

  

typeunco妹妹onTypestruct{pkgPathnameOff//包途途称号偏移量mcountuint16//举措的数目xcountuint16//民众导出举措的数目moffuint32//[mcount]method绝对本工具开始所在的偏移量_uint32//unused}

 

  reflect.unco妹妹onType布局体用于形貌一个数据范例的包名和举措消息。对待接口范例,意旨不是很大。

  

//非接口范例的举措typemethodstruct{namenameOff//举措称号偏移量mtyptypeOff//举措范例偏移量ifntextOff//经由过程接口挪用时的所在偏移量;接口范例本文不先容tfntextOff//直接范例挪用时的所在偏移量}

 

  reflect.method布局体用于形貌一个非接口范例的举措,它是一个紧缩体式的布局,每一个字段的值都是一个绝对偏移量。

  

typenameOffint32//offsettoanametypetypeOffint32//offsettoan*rtypetypetextOffint32//offsetfromtopoftextsection

nameOff 是绝对次序 .rodata 节开始所在的偏移量。 typeOff 是绝对次序 .rodata 节开始所在的偏移量。 textOff 是绝对次序 .text 节开始所在的偏移量。 接口达成范例

 

  从以上运转了局可能看到,fooImpl的范例消息位于0x4a9be0内存所在处。

  对于fooImpl范例,【Go】再叙整数范例一文曾停止过特别周密的先容,此处仅理解其举措干系实质。

  检查fooImpl范例的内存数据如下:

  

  绘制成图外如下:

  

  fooImpl范例有3个举措,咱们以Foo举措来声明接口干系的底层道理。

  Foo举措的干系数据如下:

  

varFoo=reflect.method{name:0x00000172,//举措称号绝对次序`.rodata`节开始所在的偏移量mtyp:0x00009960,//举措范例绝对次序`.rodata`节开始所在的偏移量ifn:0x000989a0,//接口挪用的指令绝对次序`.text`节开始所在的偏移量tfn:0x00098160,//畸形挪用的指令绝对次序`.text`节开始所在的偏移量}

举措称号

 

  method.name用于定位举措的称号,即一个reflect.name工具。

  Foo举措的reflect.name工具位于 0x49a172(0x00000172 + 0x49a000)所在处,毫无疑难,剖析了局是Foo。

  

(gdb)p/x0x00000172+0x49a000$3=0x49a172(gdb)x/3bd0x49a1720x49a172:103(gdb)x/3c0x49a172+30x49a175:70F111o111o(gdb)

举措范例

 

  method.mtyp用于定位举措的数据范例,即一个reflect.funcType工具。

  Foo举措的reflect.funcType工具,其位于0x4a3960(0x00009960 + 0x49a000)所在处。

  Foo举措的数据范例的字符串暗示情势是func()。

  

(gdb)x/56bx0x4a39600x4a3960:0x080x000x000x000x000x000x000x000x4a3968:0x080x000x000x000x000x000x000x000x4a3970:0xf60xbc0x820xf60x020x080x080x330x4a3978:0x000x000x000x000x000x000x000x000x4a3980:0xa00x4a0x4c0x000x000x000x000x000x4a3988:0x340x110x000x000x000x000x000x000x4a3990:0x000x000x000x000x000x000x000x00(gdb)x/wx0x4a39880x4a3988:0x00001134(gdb)x/s0x00001134+0x49a000+30x49b137:"*func()"(gdb)

 

  念要长远理会函数范例,请浏览【Go】内存中的函数。

   接口举措

  method.ifn字段的英文诠释为function used in interface call,即挪用接口举措时运用的函数。

  正在本例中,便是经由过程foo接口挪用fooImpl范例的Foo函数时必要履行的指令调集。

  简直来说便是,代码清单中的exec函数内挪用Foo举措必要履行的指令调集。

  Foo函数的method.ifn = 0x000989a0,盘算出其指令调集位于所在0x4999a0(0x000989a0 + 0x401000)处。

  

  经由过程内存数据可能显现地看到,接口举措的标记是main.(*fooImpl).Foo。该函数首要做了两件事:

  检讨panic

  正在0x4999d7所在处挪用另一个函数main.fooImpl.Foo。

   范例举措

  method.tfn字段的英文诠释为function used for normal method call,即畸形举措挪用时运用的函数。

  正在本例中,便是经由过程fooImpl范例的工具挪用Foo函数时必要履行的指令调集。

  简直来说便是,代码清单中的main函数内挪用Foo举措必要履行的指令调集。

  Foo函数的method.tfn = 0x00098160,盘算出其指令调集位于所在0x499160(0x00098160 + 0x401000)处。

  

  经由过程内存数据可能显现地看到,范例举措的标记是main.fooImpl.Foo。

   挪用栈房

  经由过程上述理解,曾经可能对method.ifn和method.tfn两个字段的寄义树立起根本的认知。

  践诺是检查真谛的独一规范。能开首只管即便别吵吵。

  正在main.(*fooImpl).Foo和main.fooImpl.Foo两个函数的进口处创立断点,经由过程举动坚硬咱们对接口范例的知道。

  

  经由过程静态调试,咱们清楚地看到:

   main函数挪用了main.fooImpl.Foo函数 exec函数挪用了main.(*fooImpl).Foo函数 main.(*fooImpl).Foo函数挪用了main.fooImpl.Foo函数 main.(*fooImpl).Foo函数的调试消息外现autogenerated,暗示其是由编译器天生的

  对照本文代码清单,你能否对Go言语的举措挪用有了全新的知道。

  简直每种编程言语都市存正在编译器自愿天生代码的处境,用来达成某些通用逻辑的管束。本例中自愿天生的main.(*fooImpl).Foo函数中添加了panic检讨逻辑,可是, 乍看起来这像是某种打算缺点招致不行直接挪用main.fooImpl.Foo函数,而是必需颠末一个"中心人"才行。

   接口范例

  从以上运转了局可能看到,exec函数的参数范例的所在是0x4aa5c0,也便是foo接口的范例消息存储场所。检查范例数据如下:

  

  将以上内存数据绘制成图外如下:

  

   rtype.size = 16 rtype.ptrdata = 16 rtype.hash = 0x187f135e rtype.tflag = 0xf = reflect.tflagUnco妹妹on

   reflect.tflagExtraStar

   reflect.tflagNamed rtype.align = 8 rtype.fieldAlign = 8 rtype.kind = 0x14 = 20 = reflect.Interface rtype.equal = 0x4c4d38 -> runtime.interequal rtype.str = 0x000003e3 -> *main.foo rtype.ptrToThis = 0x00006a20 -> *foo interfaceType.pkgPath = 0x49a34c -> main interfaceType.methods.Data = 0x4aa620 interfaceType.methods.Len = 3 interfaceType.methods.Cap = 3 unco妹妹onType.pkgPath = 0x0000034c unco妹妹onType.mcount = 0 unco妹妹onType.xcount = 0 unco妹妹onType.moff = 0x28 interfaceType.methods[0].name = 0x00000172 -> Foo interfaceType.methods[0].typ = 0x00009960 -> func() interfaceType.methods[1].name = 0x00000d7a -> String interfaceType.methods[1].typ = 0x0000a140 -> func() string interfaceType.methods[2].name = 0x000002ce -> ree interfaceType.methods[2].typ = 0x00009960 -> func() 工具巨细

  接口范例的工具巨细(rtype.size)是16字节,指针数据(rtype.ptrdata)占16字节;也便是说,接口范例的工具由2个指针构成,与空接口(interface{})工具巨细雷同。

   对比函数

  内存数据外现,接口范例的工具运用runtime.interequal停止相当性对比,该函数界说正在runtime/alg.go源文献中:

  

funcinterequal(p,qunsafe.Pointer)bool{x:=*(*iface)(p)y:=*(*iface)(q)returnx.tab==y.tab&&ifaceeq(x.tab,x.data,y.data)}funcifaceeq(tab*itab,x,yunsafe.Pointer)bool{iftab==nil{returntrue}t:=tab._typeeq:=t.equalifeq==nil{panic(errorString("comparinguncomparabletype"+t.string()))}ifisDirectIface(t){//Seeco妹妹entinefaceeq.returnx==y}returneq(x,y)}

 

  该函数的履行逻辑是:

   接口范例差别前往 false 接口范例为空前往 true 达成范例弗成对比立时 panic 对比两个达成范例的工具并前往了局 unco妹妹onType

  正在接口范例数据中,包途途消息可能经由过程interfaceType.pkgPath字段获取,举措消息经由过程interfaceType.methods字段获取, 是以unco妹妹onType数据简直没甚么意旨,只可是维系相仿性而已。

  正在本例中,可履行次序.rodata节的开始所在是0x49a000, interfaceType.pkgPath=unco妹妹onType.pkgPath+0x49a000。

   接口举措

  接口举措(reflect.imethod)只要称号和范例消息,没有可履行指令,是以绝对平淡举措(reflect.method)缺乏两个字段。

  foo接口的举措的称号和范例,与fooImpl范例的举措的称号和范例全部相仿,此处再也不赘述。若有必要请浏览上文中举措干系的实质。

   接口工具

  runtime.interequal函数源码清楚地外现,其对比的是两个runtime.iface工具。

  runtime.iface布局体界说正在runtime/runtime2.go源码文献中,包蕴两个指针字段,巨细是16个字节(rtype.size)。

  

typeifacestruct{tab*itabdataunsafe.Pointer}typeitabstruct{inter*interfacetype//接口范例_type*_type//简直达成范例hashuint32//copyof_type.hash.Usedfortypeswitches._[4]bytefun[1]uintptr//variablesized.fun[0]==0means_typedoesnotimplementinter.}

 

  该布局体与reflect/value.go源文献中界说的nonEmptyInterface布局体是等价的:

  

typenonEmptyInterfacestruct{itab*struct{ityp*rtype//接口范例typ*rtype//简直达成范例hashuint32//达成范例哈希种子_[4]byte//内存对齐fun[100000]unsafe.Pointer//举措数组,编译器支配数组长度}wordunsafe.Pointer//简直达成范例工具}

 

  没错,接口工具便是iface工具,接口工具便是nonEmptyInterface工具。

  源码清单中的exec函数接纳一个foo接口范例的参数,正在该函数进口处创立断点,便可检查其参数:

  

  内存数据外现,exec函数的参数foo的值如下伪代码所示:

  

foo:=runtime.iface{tab:0x4dcbb8,data:0x543ad8,//指向整数123}

 

  iface.data指针指向的内存数据是整数123,对于整数和runtime.staticuint64s,请浏览【Go】内存中的整数。

  iface.tab指针指向一个整体标记go.itab.main.fooImpl,main.foo。该标记可能被视为一个整体常量,它是由Go编译器天生的,保管正在可履行次序的.rodata节,其值如下伪代码所示:

  

go.itab.main.fooImpl,main.foo=&runtime.itab{inter:0x4aa5c0,//foo接口范例的所在,上文曾经周密理解_type:0x4a9be0,//fooImpl达成范例的所在,上文曾经周密理解hash:0xb597252a,//fooImpl范例的哈希种子拷贝fun:[0x4999a0,0x499a20,0x499aa0]//举措数组}

 

  正在本例中,runtime.iface.tab.fun字段值包蕴三个指针,分散指向如下三个函数:

   main.(*fooImpl).Foo (0x4999a0) main.(*fooImpl).String (0x499a20) main.(*fooImpl).ree (0x499aa0)

  当exec函数挪用foo接口的举措时,现实是从runtime.iface.tab.fun字段的数组中得回举措所在;

  

  是以,正在本例中,exec`函数只可寻址以上三个举措,而无奈寻址如下三个举措:

   main.fooImpl.Foo main.fooImpl.String main.fooImpl.ree

  假使界说新的范例达成了foo接口,举动参数通报给exec函数,Go编译器就会天生新的runtime.itab工具,并定名为go.itab.${pkg}.${type},main.foo体式,也是以无别的形式停止挪用和履行。

  正在Go言语中,接口举措的挪用逻辑是相仿的。

   接口扩大(承继)

  正在源码清单中,foo接口承继了fmt.Stringer接口,并扩大了两个举措。

  

typefoointerface{fmt.StringerFoo()ree()}

 

  而正在次序运转时的内存数据中,正在静态调试过程当中,根底就没有fmt.Stringer接口甚么事,连根毛都没瞥睹。

  现实上,Go编译器把foo接口的界说调剂为如下代码,这便是接口承继和扩大的本色。

  

typefoointerface{String()stringFoo()ree()}

总结

 

  本文完全地、周密地、长远地领悟了Go言语接口的范例布局、工具布局、达成范例、举措挪用、承继扩大等等的方方面面的底层道理。

  自信这是对Go接口范例的一次从新知道。

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