接口的两种底层结构体

类型 iface 和 eface 都是 Go 中描述接口的底层结构体，区别在于 iface 描述的接口包含方法，而 eface 描述的则是不包含任何方法的空接口：interface{}。

iface

从源码层面看 iface 结构体：

type iface struct {
    tab *itab
    data unsafe.Pointer
}

type itab struct {
    inter *interfacetype
    _type *_type
    link *itab
    hash uint32 // copy of _type.hash Used for type switches
    _ [4] byte
    fun [1]uintptr // variable sized
}

结构体 iface 内部维护了两个指针，字段 tab 指向一个 itab 实体，它表示接口的类型以及赋给这个接口的实体类型；字段 data 则指向接口的具体的值，一般是一个指向堆内存的指针。

再仔细看一下 itab 结构体：

其中的 _type 字段描述了实体的类型，这是 Go 中各种数据类型的结构体，几乎所有类型的底层结构体都能看到它的身影，它描述了内存对齐的方式、大小等；
inter 字段则描述了接口的类型；
fun 字段放置和接口方法对应的具体数据类型的方法地址，实现了接口调用方法的动态派发，一般在每次给接口赋值发生转换时会更新此表。

fun 数组大小为什么只为 1？要是定义了多个方法怎么办呢？

实际上，这里存储的是第一个方法的函数指针，如果有更多的方法，会在它之后的内存空间里继续存储，即这些方法的函数指针是连续存储的，并且是按照函数名称的字典序进行排列的。

再看一下 Interfacetype 类型，它描述的是接口的类型：

type interface struct {
    typ _type
    pkgpath name
    mhdr []imethod
}

可以看到，它也包装了 _type 类型，还包含了一个 mhdr 字段，表示接口所定义的函数列表，pkgpath 记录定义了接口的包名。

iface 结构的全貌：

eface

接着看 eface 的源码：

type eface struct {
    _type *_type    // 空接口承载的具体值
    data unsafe.Pointer // 具体的值
}

相比于 iface，eface 就比较简单了，它只维护了一个 *_type 字段，表示空接口所承载地具体的实体类型，data 描述了具体的值。

看一个例子，比较一下 iface 和 eface：

package main

import "fmt"

type coder interface{
    code()
    debug()
}

type Gopher struct {
    language string
}

func (p Gopher) code() {
    fmt.Printf("i am coding %s language\n", p.language)
}

func (p Gopher) debug() {
    fmt.Printf("i am debuging %s language\n", p.language)
}

func main() {
    x := 200
    var any interface{} = x
    fmt.Println(any)
    
    g := Gopher{"Go"}
    var c coder = g
    fmt.Println(c)
}

执行如下命令，打印出汇编语言指令：

go tool compile -S ./src/main.go

可以看到，main 函数中调用了两个函数：

func convT2E64(t *_type, elem unsafe.Pointer) (e eface)
func convT2I(tab *itab, elem unsafe.Pointer) (i iface)

上面两个函数的参数和 iface 和 eface 结构体字段是可以联系起来的：两个函数都是将参数组装一下，形成最终的接口类型。

最后看一下无处不在的 _type 结构体：

type _type struct {
    // 类型大小
    size uintptr
    ptrdata uintptr
    // 类型的 hash 值
    hash uint32
    // 类型的 flag，反射相关
    tflag tflag
    // 内存对齐相关
    align uint8
    fieldalign uint8
    // 类型编号
    kind uint8
    equal func(unsafe.Pointer, unsafe.Pointer) bool
    // gc 相关
    gcdata *byte
    str nameOff
    ptrTothis typeOff
}

Go 语言各种数据类型都是在 _type 字段基础上，增加一些额外的字段来进行管理的

type arraytype struct {
    typ _type
    elem *_type
    slice *_type
    len uintptr
}

type chantype struct{
    typ _type
    elem *_type
    dir uintptr
}

type slicetype struct {
    typ _type
    elem *_type
}

type structtype struct{
    typ _type
    pkgPath name
    fields []structfiled
}

这些数据类型的结构体定义是反射实现的基础。

Golang - 接口 2

接口的两种底层结构体

iface

eface