Golang | 既是介面又是類型，interface是什麼神仙用法？

2020 年 8 月 11 日
筆記
Go, golang, Go語言, go語言教程

本文始發於個人公眾號：TechFlow，原創不易，求個關注

今天是golang專題的第12篇文章，我們來繼續聊聊interface的使用。

在上一篇文章當中我們介紹了面向對象的一些基本概念，以及golang當中interface和多態的實現方法。今天我們繼續來介紹interface當中其他的一些方法。

萬能類型interface

在Java以及其他語言當中介面是一種寫法規範，而在golang當中，interface其實也是一種值，它可以像是值一樣傳遞。並且在它的底層，它其實是一個值和類型的元組。

這裡我們來看下golang官方文檔當中的一個例子：

package main

import (
 "fmt"
 "math"
)

type I interface {
 M()
}

type T struct {
 S string
}

func (t *T) M() {
 fmt.Println(t.S)
}

type F float64

func (f F) M() {
 fmt.Println(f)
}

func main() {
 var i I

 i = &T{"Hello"}
 describe(i)
 i.M()

 i = F(math.Pi)
 describe(i)
 i.M()
}

func describe(i I) {
 fmt.Printf("(%v, %T)\n", i, i)
}

在上面的程式碼當中定義了一個叫做describe的方法，在這個方法當中我們輸出了兩個值，一個是介面i對應的值，另一個是介面i的類型。

我們輸出的結果如下：

可以看到介面當中既存儲了對應的結構體的實例的資訊，也存儲了結構體的類型。因此interface可以理解成一種特殊的類型。

實際上也的確如此，我們可以把interface理解成一種萬能數據類型，它可以接收任何類型的值。我們看下下面這種用法：

var a1 interface{} = 1
var a2 interface{} = "abc"
list := make([]interface{}, 0)
list = append(list, a1)
list = append(list, a2)
fmt.Println(list)

在程式碼當中我們創建了一個interface{}類型的slice，它可以接收任何類型的值和實例。另外我們用interface{}這個類型也可以接收任何結構體的值。這裡可能會有些迷惑，其實很容易想明白。interface表示一種類型，可以接收任何實現了interface當中規定的方法的類型的值。當我們定義inteface{}的時候，其實是定義了空的interface，相當於不需要實現任何方法的空interface，所以任何類型都可以接收，這也就是它成為萬能類型的原因。

我們接收當然沒有問題，問題是我們怎麼使用這些interface類型的值呢？

一種方法是我們可以判斷一個interface的變數類型。判斷的方法非常簡單，我們在interface的變數後面用.(type)的方法來判斷。它和map的key值判斷一樣，會返回一個值和bool類型的標記。我們可以通過這個標記判斷這個類型是否正確。

if v, ok := a1.(int); ok {
    fmt.Println(v)
}

如果類型比較多的話使用switch也是可以的：

switch v := i.(type) {
case int:
    fmt.Println("int")
case string:
    fmt.Println("string")
}

空值nil

interface類型的空值是nil，和Python當中的None是一個意思，表示一個指針指向空。如果我們在Java或者是其他語言當中對一個空指針調用方法，那麼會觸發NullPointerMethodError，也就是空指針報錯。這也是我們初學者在編程當中最容易遇到的錯誤，往往原因是忘記了對聲明進行初始化導致的。

但是在golang當中不會，即使是nil也可以調用interface的方法。舉個例子：

type T struct {
 S string
}

func (t *T) M() {
 fmt.Println(t.S)
}

func main() {
 var i I
 var t *T
 i = t
 i.M()
}

我們將t賦值給了i，問題是t並沒有進行初始化，所以它是一個nil，那麼我們的i也就會是一個nil。我們對nil調用M方法，在M方法當中我們列印了t的局部變數S。由於t此刻是一個nil，它並沒有這個變數，所以會引發一個invalid memory address or nil pointer derefernce的錯誤，也就是對空指針進行定址的錯誤。

要解決這個錯誤，其實很簡單，我們可以在M方法當中對t進行判斷，如果發現t是一個nil，那麼我們則跳過執行的邏輯。當我們把M函數改成這樣之後，就不會觸發空指針的問題了。

func (t *T) M() {
    if t == nil {
        fmt.Println("nil")
        return
    }
 fmt.Println(t.S)
}

nil觸發異常的問題也是初學者經常遇到的問題之一，這也要求我們在實現結構體內方法的時候一定要記得判斷調用的對象是否為nil，避免不必要的問題。

賦值的類型選擇

我們都知道golang當中通過interface來實現多態，只要是實現了interface當中定義的函數，那麼我們就可以將對應的實例賦值給這個interface類型。

這看起來沒有問題，但是在實際執行的時候仍然會有一點點小小的問題。比如說我們有這樣一段程式碼：

type Integer int

type Operation interface {
 Less(b Integer) bool
 Add(b Integer)
}


func (a Integer) Less(b Integer) bool {
 return a < b
}

func (a *Integer) Add(b Integer) {
 *a += b
}

這段程式碼非常簡單，我們定義了一個Operation的interface，並且實現了Integer類型的兩個方法。表面上看一切正常，但是有一個細節。Less和Add這兩個方法針對的類型是不同的，Less方法我們不需要修改原值，所以我們傳入的是Integer的值，而Add方法，我們需要修改原值，所以我們傳入的類型是Integer的指針。

那麼問題來了，這兩個方法的類型不同，我們還可以將它的值賦值給Operation這個interface嗎？如果可以的話，我們應該傳遞的是值還是指針呢？下面程式碼當中的第二行和第三行究竟哪個是正確的呢？

var a Integer = 1
var b Operation = &a
var b Operation = a

答案是第二行的是正確的，原因也很簡單，因為我們傳入指針之後，golang的編譯器會自動生成一個新的Less方法。在這個轉換了類型的方法當中去調用了原本的方法，相當於做了一層中轉。

func (a *Integer) Less(b Integer) bool{
    return (*a).Less(b)
}

那反過來行不行呢？我們也寫出程式碼：

func (a Integer) Add (b Integer) {
    (&a).Add(b)
}

顯然這樣是不行的，因為函數執行之後修改的只能是Add這個方法當中a這個參數的值，而沒辦法修改原值。這和我們想要的不符合，所以golang沒有選擇這種策略。

總結

在今天的文章當中我們介紹了golang當中interface的一些高級用法，比如將它作為萬能類型來接收各種格式的值。比如interface的空指針調用問題，以及interface中的兩個函數接收類型不一致的問題。

也就是說在go語言當中，interface既是一種多態實現的規範，又有全能類型這樣衍生的功能，這個設計的確是很驚艷的。對interface的熟練使用可以在一些問題當中大大降低我們編碼的複雜度，以及運行的效率。這也是golang的原生優勢之一。