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为什么 Go 不支持 []T 转换为 []interface(一)
2023-07-23 13:33:35 】 浏览:212
Tags:支持 interface

在 Go 中,如果 interface{} 作为函数参数的话,是可以传任意参数的,然后通过类型断言来转换。

举个例子:

package main

import "fmt"

func foo(v interface{}) {
    if v1, ok1 := v.(string); ok1 {
        fmt.Println(v1)
    } else if v2, ok2 := v.(int); ok2 {
        fmt.Println(v2)
    }
}

func main() {
    foo(233)
    foo("666")
}

不管是传 int 还是 string,最终都能输出正确结果。

那么,既然是这样的话,我就有一个疑问了,拿出我举一反三的能力。是否可以将 []T 转换为 []interface 呢?

比如下面这段代码:

func foo([]interface{}) { /* do something */ }

func main() {
    var a []string = []string{"hello", "world"}
    foo(a)
}

很遗憾,这段代码是不能编译通过的,如果想直接通过 b := []interface{}(a) 的方式来转换,还是会报错:

cannot use a (type []string) as type []interface {} in function argument

正确的转换方式需要这样写:

b := make([]interface{}, len(a), len(a))
for i := range a {
    b[i] = a[i]
}

本来一行代码就能搞定的事情,却非要让人写四行,是不是感觉很麻烦?那为什么 Go 不支持呢?我们接着往下看。

官方解释

这个问题在官方 Wiki 中是有回答的,我复制出来放在下面:

The first is that a variable with type []interface{} is not an interface! It is a slice whose element type happens to be interface{}. But even given this, one might say that the meaning is clear.
Well, is it? A variable with type []interface{} has a specific memory layout, known at compile time.
Each interface{} takes up two words (one word for the type of what is contained, the other word for either the contained data or a pointer to it). As a consequence, a slice with length N and with type []interface{} is backed by a chunk of data that is N*2 words long.
This is different than the chunk of data backing a slice with type []MyType and the same length. Its chunk of data will be N*sizeof(MyType) words long.
The result is that you cannot quickly assign something of type []MyType to something of type []interface{}; the data behind them just look different.

大概意思就是说,主要有两方面原因:

  1. []interface{} 类型并不是 interface,它是一个切片,只不过碰巧它的元素是 interface
  2. []interface{} 是有特殊内存布局的,跟 interface 不一样。

下面就来详细说说,是怎么个不一样。

内存布局

首先来看看 slice 在内存中是如何存储的。在源码中,它是这样定义的:

// src/runtime/slice.go

type slice struct {
    array unsafe.Pointer
    len   int
    cap   int
}
  • array 是指向底层数组的指针;
  • len 是切片的长度;
  • cap 是切片的容量,也就是 array 数组的大小。

举个例子,创建如下一个切片:

is := []int64{0x55, 0x22, 0xab, 0x9}

那么它的布局如下图所示:

假设程序运行在 64 位的机器上,那么每个「正方形」所占空间是 8 bytes。上图中的 ptr 所指向的底层数组占用空间就是 4 个「正方形」,也就是 32 bytes。

接下来再看看 []interface{} 在内存中是什么样的。

回答这个问题之前先看一下 interface{} 的结构,Go 中的接口类型分成两类:

  1. iface 表示包含方法的接口;
  2. eface 表示不包含方法的空接口。

源码中的定义分别如下:

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

具体细节我们不去深究,但可以明确的是,每个 interface{} 包含两个指针, 会占据两个「正方形」。第一个指针指向 itab 或者 _type;第二个指针指向实际的数据。

所以它在内存中的布局如下图所示:

因此,不能直接将 []int64 直接传给 []interface{}

程序运行中的内存布局

接下来换一个更形象的方式,从程序实际运行过程中,看看内存的分布是怎么样的?

看下面这样一段代码:

package main

var sum int64

func addUpDirect(s []int64) {
	for i := 0; i < len(s); i++ {
		sum += s[i]
	}
}

func addUpViaInterface(s []interface{}) {
	for i := 0; i < len(s); i++ {
		sum += s[i].(int64)
	}
}

func main() {
	is := []int64{0x55, 0x22, 0xab, 0x9}

	addUpDirect(is)

	iis := make([]interface{}, len(is))
	for i := 0; i < len(is); i++ {
		iis[i] = is[i]
	}

	addUpViaInterface(iis)
}

我们使用 Delve 来进行调试,可以点击这里进行安装。

dlv debug slice-layout.go
Type 'help' for list of commands.
(dlv) break slice-layout.go:27
Breakpoint 1 set at 0x105a3fe for main.main() ./slice-layout.go:27
(dlv) c
> main.main() ./slice-layout.go:27 (hits goroutine(1):1 total:1) (PC: 0x105a3fe)
    22:		iis := make([]interface{}, len(is))
    23:		for i := 0; i < len(is); i
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