深入学习golang(5)—接口

港控/mmm° 2022-05-16 08:23 191阅读 0赞

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# 接口 #

## 概述 ##

如果说goroutine和channel是Go并发的两大基石，那么接口是Go语言编程中数据类型的关键。在Go语言的实际编程中，几乎所有的数据结构都围绕接口展开，接口是Go语言中所有数据结构的核心。  
Go语言中的接口是一些方法的集合（method set），它指定了对象的行为：如果它（任何数据类型）可以做这些事情，那么它就可以在这里使用。

type Reader interface {
        Read(p []byte) (n int, err error)
    }
    
    type Writer interface {
        Write(p []byte) (n int, err error)
    }
    
    type Closer interface {
        Close() error
    }
    
    type Seeker interface {
        Seek(offset int64, whence int) (int64, error)
    }

上面的代码定义了4个接口。  
假设我们在另一个地方中定义了下面这个结构体：

type File struct { // ...
    }
    func (f *File) Read(buf []byte) (n int, err error)
    func (f *File) Write(buf []byte) (n int, err error)
    func (f *File) Seek(off int64, whence int) (pos int64, err error) func (f *File) Close() error

我们在实现File的时候，可能并不知道上面4个接口的存在，但不管怎样，File实现了上面所有的4个接口。我们可以将File对象赋值给上面任何一个接口。

var file1 Reader = new(File) 
    var file2 Writer = new(File) 
    var file3 Closer = new(File)
    var file4 Seeker = new(File)

因为File可以做这些事情，所以，File就可以在这里使用。File在实现的时候，并不需要指定实现了哪个接口，它甚至根本不知道这4个接口的存在。这种“松耦合”的做法完全不同于传统的面向对象编程。

实际上，上面4个接口来自标准库中的io package。

## 接口赋值 ##

我们可以将一个实现接口的对象实例赋值给接口，也可以将另外一个接口赋值给接口。

**（1）通过对象实例赋值**

将一个对象实例赋值给一个接口之前，要保证该对象实现了接口的所有方法。考虑如下示例：

type Integer int
    func (a Integer) Less(b Integer) bool {
        return a < b
    }
    func (a *Integer) Add(b Integer) {
        *a += b
    }
    
    type LessAdder interface { 
        Less(b Integer) bool 
        Add(b Integer)
    }
    
    var a Integer = 1
    var b1 LessAdder = &a //OK
    var b2 LessAdder = a   //not OK

b2的赋值会报编译错误，为什么呢？还记得 <类型方法> 一章中讨论的Go语言规范的规定吗？ 类型方法>

> The method set of any other named type T consists of all methods with receiver type T. The method set of the corresponding pointer type *T is the set of all methods with receiver* T or T (that is, it also contains the method set of T).  
> 也就是说\*Integer实现了接口LessAdder的所有方法，而Integer只实现了Less方法，所以不能赋值。

**（2）通过接口赋值**

var r io.Reader = new(os.File)
            var rw io.ReadWriter = r   //not ok
    
            var rw2 io.ReadWriter = new(os.File)
            var r2 io.Reader = rw2    //ok

因为r没有Write方法，所以不能赋值给rw。

## 接口嵌套 ##

我们来看看io package中的另外一个接口：

// ReadWriter is the interface that groups the basic Read and Write methods.
    type ReadWriter interface {
        Reader
        Writer
    }

该接口嵌套了io.Reader和io.Writer两个接口，实际上，它等同于下面的写法：

type ReadWriter interface {
    Read(p []byte) (n int, err error) 
    Write(p []byte) (n int, err error)
    }

注意，Go语言中的接口不能递归嵌套，

// illegal: Bad cannot embed itself
    type Bad interface {
        Bad
    }
    
    // illegal: Bad1 cannot embed itself using Bad2
    type Bad1 interface {
        Bad2
    }
    type Bad2 interface {
        Bad1
    }

## 空接口（empty interface） ##

空接口比较特殊，它不包含任何方法：

interface{}

在Go语言中，所有其它数据类型都实现了空接口。

var v1 interface{} = 1
    var v2 interface{} = "abc"
    var v3 interface{} = struct{ X int }{1}

如果函数打算接收任何数据类型，则可以将参考声明为interface\{\}。最典型的例子就是标准库fmt包中的Print和Fprint系列的函数：

func Fprint(w io.Writer, a ...interface{}) (n int, err error) 
    func Fprintf(w io.Writer, format string, a ...interface{})
    func Fprintln(w io.Writer, a ...interface{})
    func Print(a ...interface{}) (n int, err error)
    func Printf(format string, a ...interface{})
    func Println(a ...interface{}) (n int, err error)

注意，\[\]T不能直接赋值给\[\]interface\{\}

t := []int{1, 2, 3, 4}
            var s []interface{} = t

编译时会输出下面的错误：

> cannot use t (type \[\]int) as type \[\]interface \{\} in assignment

我们必须通过下面这种方式：

t := []int{1, 2, 3, 4}
    s := make([]interface{}, len(t))
    for i, v := range t {
        s[i] = v
    }

## 类型转换（Conversions） ##

类型转换的语法：

Conversion = Type "(" Expression [ "," ] ")" .

当以运算符\*或者<-开始，有必要加上括号避免模糊：

*Point(p)        // same as *(Point(p))
    (*Point)(p)      // p is converted to *Point
    <-chan int(c)    // same as <-(chan int(c))
    (<-chan int)(c)  // c is converted to <-chan int
    func()(x)        // function signature func() x
    (func())(x)      // x is converted to func()
    (func() int)(x)  // x is converted to func() int
    func() int(x)    // x is converted to func() int (unambiguous)

## Type switch与Type assertions ##

在Go语言中，我们可以使用type switch语句查询接口变量的真实数据类型，语法如下：

switch x.(type) {
    // cases
    }

x必须是接口类型。

来看一个详细的示例：

type Stringer interface {
        String() string
    }
    
    var value interface{} // Value provided by caller.
    switch str := value.(type) {
    case string:
        return str //type of str is string
    case Stringer: //type of str is Stringer
        return str.String()
    }

语句switch中的value必须是接口类型，变量str的类型为转换后的类型。

> If the switch declares a variable in the expression, the variable will have the corresponding type in each clause. It's also idiomatic to reuse the name in such cases, in effect declaring a new variable with the same name but a different type in each case.  
> 如果我们只关心一种类型该如何做？如果我们知道值为一个string，只是想将它抽取出来该如何做？只有一个case的类型switch是可以的，不过也可以用类型断言（type assertions）。类型断言接受一个接口值，从中抽取出显式指定类型的值。其语法借鉴了类型switch子句，不过是使用了显式的类型，而不是type关键字，如下：

x.(T)

同样，x必须是接口类型。

str := value.(string)

上面的转换有一个问题，如果该值不包含一个字符串，则程序会产生一个运行时错误。为了避免这个问题，可以使用“comma, ok”的习惯用法来安全地测试值是否为一个字符串：

str, ok := value.(string)
    if ok {
        fmt.Printf("string value is: %q\n", str)
    } else {
        fmt.Printf("value is not a string\n")
    }

如果类型断言失败，则str将依然存在，并且类型为字符串，不过其为零值，即一个空字符串。  
我们可以使用类型断言来实现type switch的中例子：

if str, ok := value.(string); ok {
        return str
    } else if str, ok := value.(Stringer); ok {
        return str.String()
    }

这种做法没有多大实用价值。

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