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126. interface 的底层实现


企业题库解析小组

题目序号:1682

题目来源:字节跳动

频次:1

答案1:(小小)

Go 语言根据接口类型是否包含一组方法将接口类型分成了两类:

  • 使用 runtime.iface 结构体表示包含方法的接口
  • 使用 runtime.eface 结构体表示不包含任何方法的 interface{} 类型;

空接口定义

runtime.eface 结构体在 Go 语言中的定义是这样的:

type eface struct { // 16 字节
	_type *_type
	data  unsafe.Pointer
}
//runtime/type.go
type _type struct {
    size       uintptr
    ptrdata    uintptr // size of memory prefix holding all pointers
    hash       uint32
    tflag      tflag
    align      uint8
    fieldalign uint8
    kind       uint8
    alg        *typeAlg
    // gcdata stores the GC type data for the garbage collector.
    // If the KindGCProg bit is set in kind, gcdata is a GC program.
    // Otherwise it is a ptrmask bitmap. See mbitmap.go for details.
    gcdata    *byte
    str       nameOff
    ptrToThis typeOff
}
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Go 由于 interface{} 类型不包含任何方法,所以它的结构也相对来说比较简单,只包含指向底层数据和类型的两个指针。从上述结构我们也能推断出 — Go 语言的任意类型都可以转换成 interface{}。我们都知道,runtime._type 是 Go 语言类型的运行时表示。下面是运行时包中的结构体,其中包含了很多类型的元信息,例如:类型的大小、哈希、对其以及种类等。

  • size 字段存储了类型占用的内存空间,为内存空间的分配提供信息;
  • hash 字段能够帮助我们快速确定类型是否相等;
  • equal 字段用于判断当前类型的多个对象是否相等,该字段是为了减少 Go 语言二进制包大小从 typeAlg 结构体中迁移过来的4 (opens new window); 我们只需要对 runtime._type 结构体中的字段有一个大体的概念,不需要详细理解所有字段的作用和意义。 runtime._type 是 Go 语言类型的运行时表示。下面是运行时包中的结构体,其中包含了很多类型的元信息,例如:类型的大小、哈希、对齐以及种类等。

非空接口定义

另一个用于表示接口的结构体是 runtime.iface,这个结构体中有指向原始数据的指针 data,不过更重要的是 runtime.itab 类型的 tab 字段。

type iface struct { // 16 字节
	tab  *itab
	data unsafe.Pointer
}
type itab struct {
    inter  *interfacetype
    _type  *_type
    link   *itab
    hash   uint32 // copy of _type.hash. Used for type switches.
    bad    bool   // type does not implement interface
    inhash bool   // has this itab been added to hash?
    unused [2]byte
    fun    [1]uintptr // variable sized
}
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Go iface 结构体中有指向原始数据的指针 data,不过更重要的是 runtime.itab 类型的 tab 字段。

runtime.itab 结构体是接口类型的核心组成部分,每一个 runtime.itab 都占 32 字节,我们可以将其看成接口类型和具体类型的组合,它们分别用 inter 和 _type 两个字段表示:

除了 inter 和 _type 两个用于表示类型的字段之外,上述结构体中的另外两个字段也有自己的作用:

  • hash 是对 _type.hash 的拷贝,当我们想将 interface 类型转换成具体类型时,可以使用该字段快速判断目标类型和具体类型 runtime._type 是否一致;
  • fun 是一个动态大小的数组,它是一个用于动态派发的虚函数表,存储了一组函数指针。虽然该变量被声明成大小固定的数组,但是在使用时会通过原始指针获取其中的数据,所以 fun 数组中保存的元素数量是不确定的;