[Go语言]类型与接口

Posted jiangwei0512

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了[Go语言]类型与接口相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

类型系统

自定义类型

自定义类型使用关键字type来定义，格式如下：

type newtype oldtype

代码示例：

type INT int
type Map map[string]string
type Person struct {
    name string
    age int
}

自定义类型的初始化：

package main

import "fmt"

type Person struct {
	name string
	age  int
}

func main() {
	a := Person{"Jack", 18}            // 不推荐的初始化方式
	b := Person{name: "Jack", age: 18} // 推荐
	b1 := Person{
		name: "Jack",
		age:  18, // 因为“}”换行了，这里的“,”是必须的
	}
	b2 := Person{
		age:  18, // 由于指定了成员名，所以初始化时没有顺序要求
		name: "Jack",
	}
	c := new(Person) // 成员都是零值
	d := Person{}	// 不推荐
	d.name = "Jack"
	d.age = 18

	fmt.Printf("%v\\n", a)
	fmt.Printf("%v\\n", b)
	fmt.Printf("%v\\n", b1)
	fmt.Printf("%v\\n", b2)
	fmt.Printf("%v\\n", c)
	fmt.Printf("%v\\n", d)
}

上述初始化方式中推荐的是：

b := Person{name: "Jack", age: 18} // 推荐

另外一种是通过类构造函数进行初始化，它不是真正的构造函数，而是普通的函数，但是具有构造作用。

结构体中可以存在匿名成员，即只给出了成员的类型，但是没有命名。

一个结构体里面不能同时存在某个类型及其指针的匿名成名。

自定义接口类型：

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

接口类型会在接口中介绍。

类型方法

Go语言的类型方式是一种对类型行为的封装。格式如下：

// 类型方法接收者是值类型
func (t TypeName)MethodName(ParamList) (ReturnList) {
    // mothod body
}
// 类型方法接收者是指针
func (t *TypeName)MethodName(ParamList) (ReturnList) {
    // mothod body
}

这里的接收者指的是类型实例或者类型指针。

类型方式的特点：

  • 可以为命名类型增加方法，未命名类型不行；
  • 方法的定义必须和类型的定义在同一个包，所以就不能给预声明类型增加方法了；
  • 大写开头的方法可以被外部访问，小写的不行；
  • 新类型不能调用原有类型的方法，但是底层类型支持的运算可以被新类型继承，另外有一个特例就是struct类型。

示例代码：

package main

import "fmt"

type SliceInt []int

func (s SliceInt) Sum() int {
	sum := 0
	for _, i := range s {
		sum += i
	}
	return sum
}

func (s *SliceInt) Sum1() int {
	sum := 0
	for _, i := range *s {
		sum += i
	}
	return sum
}

func main() {
	var s SliceInt = []int{1, 2}
	fmt.Printf("%d\\n", s.Sum())
	fmt.Printf("%d\\n", s.Sum1())
}

在Sum()的实现中可以直接使用s这个接收者，可以认为它作为方法的第一个参数传递给了Sum()实现函数，因此可以使用，相当于C++类中隐式的this，但是这里没有使用this指针，而是在定义的时候声明在了函数前面，名字也可以自己定义，而且可以是指针或者值。

这里的s.Sum和s.Sum1被称为方法值，它可以赋值给其它函数变量，然后向普通函数一样使用：

f := s.Sum	// s.Sum是一个方法值，s.Sum()是方法值调用
fmt.Printf("%d\\n", f())	// f()也是方法值调用

类型方法跟普通函数差别不大，上述的Sum()方法等价于如下的普通函数（注意这里需要传递类型参数了）：

func SliceInt_Sum(s SliceInt) int {
	sum := 0
	for _, i := range s {
		sum += i
	}
	return sum
}

func main() {
	var s SliceInt = []int{1, 2}
	fmt.Printf("%d\\n", SliceInt_Sum(s))
}

有一种称为方法表达式的语法，可以将类型方法调用显式地转换为函数调用，下面的代码将类型方法Sum()和Sum1()转换成了普通函数调用的形式：

func main() {
	var s SliceInt = []int{1, 2}
	fmt.Printf("%d\\n", SliceInt.Sum(s))	// 使用类型本身，而不是它的实例
	fmt.Printf("%d\\n", (*SliceInt).Sum1(&s)) // 注意接受者其实是指针，所以参数也需要是指针，所以使用了&

    f := SliceInt.Sum // 注意这里不是使用类型实例（即方法值），而是类型本身，所以是方法表达式
	fmt.Printf("%d\\n", f(s))
}

转换之后需要注意接收者作为参数传入了，需要注意传值还是传指针。

还需要注意，虽然这里的Sum()和Sum1()作为接收者分别使用了值和指针传递，所以方法内部的实现稍有差异，但是调用的时候都是s.X()。

根据接收者的类型，Go语言中有方法集一说：

  • 接收者为值类型的方法集是S（S指的是接收者为值类型的方法的集合，*S指的是接收者为指针类型的方法的集合）；
  • 接收者为指针类型的方法集是S和*S；

s.X()的使用需要保证方法集的对应：

type Data struct{}

func (Data) TestValue()    {}	// S方法集
func (*Data) TestPointer() {}	// *S方法集

func main() {
	(*Data)(&struct{}{}).TestPointer() // 指针类型（*Data）的方法集可以是*S，TestPointer属于*S方法集，有对应
	(*Data)(&struct{}{}).TestValue()   // 指针类型（*Data）的方法集可以是S，TestValue属于S方法集，有对应
	(Data)(struct{}{}).TestValue()     // 值类型（Data）的方法集是S，TestValue属于S方法集，有对应
	// (Data)(struct{}{}).TestPointer()	// 值类型（Data）的方法集只有S，TestPointer属于*S方法集，没有对应
}

编译器对调用方法会进行自动转换，即使接收者是指针的方法，仍然可以使用值类型变量进行调用，不过这依赖一定的规则：

  1. 通过类型字面值量显式地进行方法值调用和方法表达式调用，在这种情况下编译器不会做自动转换，会进行严格地方法集检测：
type Data struct{}

func (Data) TestValue()    {}
func (*Data) TestPointer() {}

func main() {
	// &struct{}{}是类型字面值
	(*Data)(&struct{}{}).TestPointer() // 方法值调用
	(*Data)(&struct{}{}).TestValue()   // 方法值调用
	(Data)(struct{}{}).TestValue()     // 方法值调用
	Data.TestValue(struct{}{})         // 方法表达式调用
	// (Data)(struct{}{}).TestPointer() // 方法值调用，方法集不匹配
	// Data.TestPointer(struct{}{})     // 方法表达式调用，方法集不匹配
}
  1. 通过类型变量进行方法值调用和方法表达式调用，在这种情况下，使用值调用方式调用时会进行自动转换，使用表达式调用方式调用时编译器不会进行转换，会进行严格地方法集检查：
type Data struct{}

func (Data) TestValue()    {}
func (*Data) TestPointer() {}

func main() {
	// 定义类型变量
	var a Data = struct{}{}

	// 方法表达式调用编译器不会自定转换
	Data.TestValue(a)
	// Data.TestValue(&a)	// 错误，因为不会自动转换
	(*Data).TestPointer(&a)
	// Data.TestPointer(&a)	// 错误，因为不会自动转换

	// 方法值调用编译器会进行自动转换
	a.TestValue()
	(&a).TestValue() // 编译器会转换成a.TestValue()
	a.TestPointer()  // 编译器会转换成(&a).TestPointer()
	(&a).TestPointer()
}

组合和方法集

前面提到使用type定义新类型不会继承原有类型的方法，但是命名结构类型是一个特例：命名结构类型可以嵌套其它的命名结构类型，外层的结构类型可以调用内部成员类型的数据和方法。

package main

import "fmt"

type X struct {
	a int
}

type Y struct {
	X // 匿名成员
	b int
}

type Z struct {
	Y
	c int
}

func main() {
	x := X{a: 1}
	y := Y{X: x, b: 2}
	z := Z{Y: y, c: 3}

	fmt.Printf("%d\\n", z.a)	// 1
}

这里的z.a相当于z.Y.X.a，而X和Y的关系，Y和Z的关系，就是组合，虽然有点像继承，但是组合用来表示这种形式更合适。

需要注意这里Y类型中的X，Z类型中的Y都必须是匿名的，否则没有用。y和z的实例化中，都直接用了X、Y来赋初始值，这是访问匿名成员的方式。

另外，也存在同名数据的情况，这个时候就需要全路径了，而不是直接z.a，下面是一个例子：

package main

import "fmt"

type X struct {
	a int
}

type Y struct {
	X // 匿名成员
	a int
}

type Z struct {
	Y
	a int
}

func main() {
	x := X{a: 1}
	y := Y{X: x, a: 2}
	z := Z{Y: y, a: 3}

	fmt.Printf("%d\\n", z.a)
	fmt.Printf("%d\\n", z.Y.a)
	fmt.Printf("%d\\n", z.Y.X.a)
}

不过在实际的使用当中，最好就不要出现同名的情况。

方法也类似，可以简写，也可以有同名，此时按照从外到内的方式找到同名的方法并调用（当然，只会调用最外层的那个同名方法，而不是每个都调用一遍）。

package main

import "fmt"

type X struct {
	a int
}

func (x X) Print() {
	fmt.Printf("X: %d\\n", x.a)
}

type Y struct {
	X // 匿名字段
	a int
}

func (y Y) Print() {
	fmt.Printf("Y: %d\\n", y.a)
}

type Z struct {
	Y
	a int
}

func (z Z) Print() {
	fmt.Printf("Z: %d\\n", z.a)
}

func main() {
	x := X{a: 1}
	y := Y{X: x, a: 2}
	z := Z{Y: y, a: 3}

	z.Print()			// Z: 3
	z.Y.Print()		// Y: 2
	z.Y.X.Print()	// X: 1
}

有点类似于子类覆盖父类的方法。

组合也有方法集的规则：

  1. 若类型S包含匿名成员T，则S的方法集包含T的方法集；
  2. 若类型S包含匿名成员*T，则S的方法集包含T和*T的方法集；
  3. 不管类型S中嵌入的匿名成员是T还是*T，*S方法集总是包含T和*T的方法集；

接口

接口是一组方法签名的集合。接口没有具体的实现逻辑，也不能定义数据成员。

一个具体类型实现接口不需要在语法上显式地声明，只要具体类型的方法是接口方法集的超集（即具体类型的方法集包含了接口方法集中的所有方法），就代表该类型实现了接口。

最常用的接口字面量类型是空接口interface{}，由于空接口的方法集为空，所以任意类型都被认为实现了空接口，任意类型的实例都可以赋值或者传递给空接口，包括非命名类型的实例。

Go语言的接口有两种，接口字面值类型：

interface {
	Method1
    Method2
    // ...
}

命名类型：

type InterfaceName interface {
    Method1
    Method2
    // ...
}

注意这里的Method1、Method2是方法声明（= 方法名 + 方法签名）。

接口实现还支持嵌套匿名接口：

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

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

type ReaderWriter interface {
	Reader // 匿名接口
	Writer // 匿名接口
}

ReaderWriter接口跟下面的是一样的：

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

声明新接口类型的特点：

  1. 接口的命名一般以“er”结尾；
  2. 接口定义的内部方法声明不需要使用func关键字；
  3. 在接口定义中，只有方法声明而没有方法实现，方法声明如下：
MethodName(param-list) (return-list)

接口绑定具体类型的实例的过程称为接口初始化。接口的初始化有两种方式：

  1. 实例赋值接口；
  2. 接口变量a赋值给接口变量b，这要求b的方法集是a的方法集的子集，即b有的方法a也必须要有；
package main

import "fmt"

type Printer interface {
	Print()
}

type S struct{}

func (s S) Print() {
	fmt.Printf("Print\\n")
}

func main() {
	var i Printer
	fmt.Printf("%T\\n", i) // i是nil
	// i.Print()	// 因为是nil，所以不能直接调用Print()

	i = S{}	// i有一个Print方法，而S也实现相同的Print方法，所以可以对接口进行初始化
	fmt.Printf("%T\\n", i)
	i.Print()
}

上例中i是一个接口，i = S{}就是实例赋值接口来初始化接口，之后才能够调用接口。

需要注意Printer接口中的方法Print()和S结构体中的Print()不仅签名需要一样，方法名也需要一样，否则会报错：

func (s S) Print111() {
	fmt.Printf("Print\\n")
}

这里的方法变成了Print111()就会报错：

# command-line-arguments
.\\interface2.go:20:4: cannot use S{} (type S) as type Printer in assignment:
        S does not implement Printer (missing Print method)

同样，签名不一样也不行：

func (s S) Print(i int) {
	fmt.Printf("Print\\n")
}

这个例子中会报错：

# command-line-arguments
.\\interface2.go:20:4: cannot use S{} (type S) as type Printer in assignment:
        S does not implement Printer (wrong type for Print method)
                have Print(int)
                want Print()

接口绑定的具体实例的类型被称为接口的动态类型；接口被定义时，其类型已经确定下来，这个被称为接口的静态类型。

package main

import "fmt"

type Printer interface {
	Print()
}

type S struct{}

func (s S) Print() {
	fmt.Printf("SSSS Print\\n")
}

type P struct{}

func (p P) Print() {
	fmt.Printf("PPPP Print\\n")
}

func main() {
	var i Printer
	fmt.Printf("%v\\n", i) // i是nil
	// i.Print()	// 因为是nil，所以不能直接调用Print()

	i = S{}
	fmt.Printf("%T\\n", i)
	i.Print()

	i = P{}
	fmt.Printf("%T\\n", i)
	i.Print()
}

这里的S和P就是两个动态类型，程序执行的结果：

<nil>
main.S
SSSS Print
main.P
PPPP Print

接口类型是“第一公民“，可以用在任何使用变量的地方，比如：

  1. 作为结构体成员；
  2. 作为函数或方法的形参；
  3. 作为函数或方法的返回值；
  4. 作为其它接口定义的成员。

类型断言

类型断言的语法：

i.(TypeName)

i是接口变量，而不是具体类型变量。TypeName可以是接口类型名，也可以是具体类型名：

  1. 如果是具体类型名，则类型断言用于判断变量i绑定的实例类型是否就是具体类型TypeName；
  2. 如果是接口类型名，则类型断言用于判断变量i绑定的实例类型是否同时实现了TypeName接口。

类型断言的使用方式一：

o := i.(TypeName)

如果TypeName是具体类型名，此时如果接口i绑定的实例类型是就是具体类型TypeName，则变量o的类型就是TypeName，变量o的值就是接口绑定的实例值的副本；如果TypeName是接口类型名，如果接口i绑定的实例类型满足接口类型TypeName，则变量o的类型就是接口类型TypeName，o底层绑定的具体类型实例是i绑定的实例的副本；如果上述两种情况都不满足，则程序抛出panic。

类型断言的使用方式二：

if o, ok := i.(TypeName); ok {
	// 具体代码
}

如果TypeName是具体类型名，此时如果接口i绑定的实例类型就是具体类型TypeName，则ok为true，变量o的类型就是TypeName，变量o的值就是接口绑定的实例值的副本；如果TypeName是接口类型名，如果接口i绑定的实例类型满足接口类型TypeName，则ok为true，变量o的类型就是接口类型TypeName，o底层绑定的具体类型实例是i绑定的实例的副本；如果上述两种情况都不满足，则ok为false，变量o是TypeName类型的零值。

package main

import "fmt"

type Inter interface {
	Ping()
	Pong()
}

type Anter interface {
	Inter
	String()
}

type St struct {
	name string
}

func (St) Ping() {
	fmt.Printf("Ping\\n")
}

func (*St) Pong() {
	fmt.Printf("Pong\\n")
}

以上是关于[Go语言]类型与接口的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 

 go语言学习笔记 — 进阶 — 接口（3.1）：接口与类型的关系 —— 一个类型可以实现多个接口


 go语言学习笔记 — 进阶 — 接口（3.2）：接口与类型的关系 —— 多个类型可以实现一个（相同）接口


 Go语言开发Go语言面向接口


 go语言学习笔记 — 进阶 — 接口（2.1）：实现接口的条件 —— 接口的方法与实现接口的类型方法一致


 4.Go语言高并发与微服务实战 --- Go 语言高级特性


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