Анатомия интерфейсов в Go
В процессе знакомства с Go я нашел в документации пример:
func returnsError() error {
var p *MyError = nil
if bad() {
p = ErrBad
}
return p // Will always return a non-nil error.
}После его просмотра меня заинтересовало, почему returnsError всегда будет возвращать не non-nil error?
Переменные в Go всегда инициализируются значением. Это относится и к интерфейсам. Стоит отметить, что интерфейсы реализованы в виде двух элементов: тип (T) и значение (V). Это достаточно поверхностное определение, которое чуть дальше мы разберем. Значение интерфейса будет nilтолько в том случае, если Vи T оба будут nil.
Есть интересный момент, а именно случай, когда V=nil, а T!=nil. В таком случае никакие проверки интерфейса на nil нам не помогут. А ведь именно этот сценарий и происходит в returnsError.
Мне стало интересно, как именно эти проверки проходят в Go.
type Word struct {
name string
priority uint
}
type Foo interface {
foo()
}
func (w *Word) foo() {
fmt.Println("call foo()")
}
func (w *Word) noFoo() {
fmt.Println("call noFoo()")
}
func call(f Foo) {
if f != nil {
f.foo()
} else {
fmt.Println("f null")
}
}
func main() {
var f1 *Word
call(f1)
}В приведенном выше коде есть проверки. Все отрабатывает без ошибок. Вывод будет следующим:
call foo()Кажется несколько странным, ведь передали nil и вообще ожидалось что либо не пройдет проверки на nil, либо выстрелит при выполнении.
Давайте разбираться.
Функция call принимает интерфейс Foo. Как вообще происходит преобразование указателя Word к интерфейсу Foo?
Упрощенно интерфейс выглядит следующим образом:
Интерфейс:
1. статический тип
2. динамическая информация:
— динамический тип
— динамическое значение
В нашем примере статическим типом будет Foo, динамическим типом Word, значением nil.
Посмотрим более подробно.
Языки с методами можно разделить на два вида: создают таблицы виртуальных методов (например C++) или выполняйте поиск метода при каждом вызове (Smalltalk). Во втором случае для оптимизаций используется кеширование. Go находится посередине: у него есть таблица методов, но вычисляется она во время выполнения.
Из чего же состоят интерфейсы в Go?
type iface struct {
tab *itab
data unsafe.Pointer
}data — это непосредственно наш f1 из примера. Вся информация по методам, типам и прочему скрывается в tab — интерфейсной таблицей (interface table).
type itab struct {
inter *interfacetype
_type *_type
hash uint32 // copy of _type.hash. Used for type switches.
_ [4]byte
fun [1]uintptr // variable sized. fun[0]==0 means _type does not implement inter.
}Обратите внимание, что itab соответствует статическому типу интерфейса (Foo), а не динамическому (Word). Для большей точности она соответствует паре Foo-Word. Поэтому внутри itab будут только методы, которые удовлетворяют интерфейсу Foo и noFoo здесь не будет.
inter — содержит метаданные о статическом типе интерфейса._type — о динамическом типеfun — набор указателей на методы интерфейса. является variable sized.
Откуда берется itable?
itab — представляет собой своего рода ключ значение, а именно соответствие статического типа динамическому (помните говорил выше проFoo-Word ?). В больших программах типов и интерфейсов великое множество. И не все комбинации нужны. Для этого в Go компилятор создают несколько таблиц описания типов. В первой содержится список методов для конкретного интерфейса. Во второй, какие методы содержат динамические типы. Наш itable — это соответствие между этими двумя таблицами. itable кэшируется после создания, так что это соответствие нужно вычислить только один раз.
Как же метод f.foo() будет вызываться и почему нет ошибки?
Будет некоторый аналог:
f.tab.fun[0](f.data)Мы разобрали, что будет в fun[0] (единственный метод нашего интерфейса Foo) и что содержит в data (сам объект Word, в примере мы передали указатель на него неинициализированным — nil).
В некоторых языках (например C++) для методов есть такое понятие как this-call. Оно означает, что первым скрытым параметром любого метода идет указатель на сам объект (this). И если нужно изменять/читать поля объекта мы к ним обращаемся неявно через this. При этом есть статические методы, которые можно вызывать без создания объекта — для таких методов this не передается неявно т.к. не нужен.
В нашем примере как раз это и получается. Метод foo никак не взаимодействует с Word. И поэтом f.data (которая nil) не используется и программа корректно завершает работу.
Если изменим реализацию метода — то все упадет как надо:
func (w *Word) foo() {
fmt.Printf("call foo(): %s\n", w.name)
}Ранее было утверждение:
Значение интерфейса будет nilтолько в том случае, если Vи T оба будут nil. Если теперь говорить про код: значение интерфейса будет nil только в том случае, если data и _type равны nil одновременно, ведь вариант когда только data равно nil, вполне корректен. Нулевое значение интерфейса, которое не содержит значения как такового, не совпадает со значением интерфейса, содержащим нулевой указатель, в чем мы убедились, посмотрев структуры.
Спасибо за внимание.
