首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >为什么 Go 不支持 []T 转换为 []interface

为什么 Go 不支持 []T 转换为 []interface

原创
作者头像
AlwaysBeta
修改2023-01-30 12:39:10
1.7K1
修改2023-01-30 12:39:10
举报
文章被收录于专栏:AlwaysBetaAlwaysBeta

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++ {
    24:			iis[i] = is[i]
    25:		}
    26:
=>  27:		addUpViaInterface(iis)
    28:	}

打印 is 的地址:

(dlv) p &is
(*[]int64)(0xc00003a740)

接下来看看 slice 在内存中都包含了哪些内容:

(dlv) x -fmt hex -len 32 0xc00003a740
0xc00003a740:   0x10   0xa7   0x03   0x00   0xc0   0x00   0x00   0x00
0xc00003a748:   0x04   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc00003a750:   0x04   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc00003a758:   0x00   0x00   0x09   0x00   0xc0   0x00   0x00   0x00

每行有 8 个字节,也就是上文说的一个「正方形」。第一行是指向数据的地址;第二行是 4,表示切片长度;第三行也是 4,表示切片容量。

再来看看指向的数据到底是怎么存的:

(dlv) x -fmt hex -len 32 0xc00003a710
0xc00003a710:   0x55   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc00003a718:   0x22   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc00003a720:   0xab   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc00003a728:   0x09   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00

这就是一片连续的存储空间,保存着实际数据。

接下来用同样的方式,再来看看 iis 的内存布局。

(dlv) p &iis
(*[]interface {})(0xc00003a758)
(dlv) x -fmt hex -len 32 0xc00003a758
0xc00003a758:   0x00   0x00   0x09   0x00   0xc0   0x00   0x00   0x00
0xc00003a760:   0x04   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc00003a768:   0x04   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc00003a770:   0xd0   0xa7   0x03   0x00   0xc0   0x00   0x00   0x00

切片的布局和 is 是一样的,主要的不同是所指向的数据:

(dlv) x -fmt hex -len 64 0xc000090000
0xc000090000:   0x00   0xe4   0x05   0x01   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc000090008:   0xa8   0xee   0x0a   0x01   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc000090010:   0x00   0xe4   0x05   0x01   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc000090018:   0x10   0xed   0x0a   0x01   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc000090020:   0x00   0xe4   0x05   0x01   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc000090028:   0x58   0xf1   0x0a   0x01   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc000090030:   0x00   0xe4   0x05   0x01   0x00   0x00   0x00   0x00
0xc000090038:   0x48   0xec   0x0a   0x01   0x00   0x00   0x00   0x00

仔细观察上面的数据,偶数行内容都是相同的,这个是 interface{}itab 地址。奇数行内容是不同的,指向实际的数据。

打印地址内容:

(dlv) x -fmt hex -len 8 0x010aeea8
0x10aeea8:   0x55   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00
(dlv) x -fmt hex -len 8 0x010aed10
0x10aed10:   0x22   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00
(dlv) x -fmt hex -len 8 0x010af158
0x10af158:   0xab   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00
(dlv) x -fmt hex -len 8 0x010aec48
0x10aec48:   0x09   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00   0x00

很明显,通过打印程序运行中的状态,和我们的理论分析是一致的。

通用方法

通过以上分析,我们知道了不能转换的原因,那有没有一个通用方法呢?因为我实在是不想每次多写那几行代码。

也是有的,用反射 reflect,但是缺点也很明显,效率会差一些,不建议使用。

func InterfaceSlice(slice interface{}) []interface{} {
	s := reflect.ValueOf(slice)
	if s.Kind() != reflect.Slice {
		panic("InterfaceSlice() given a non-slice type")
	}

	// Keep the distinction between nil and empty slice input
	if s.IsNil() {
		return nil
	}

	ret := make([]interface{}, s.Len())

	for i := 0; i < s.Len(); i++ {
		ret[i] = s.Index(i).Interface()
	}

	return ret
}

还有其他方式吗?答案就是 Go 1.18 支持的泛型,这里就不过多介绍了,大家有兴趣的话可以继续研究。

以上就是本文的全部内容,如果觉得还不错的话欢迎点赞转发关注,感谢支持。

微信搜索「AlwaysBeta」,第一时间获取文章更新。


参考文章:

推荐阅读:

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • 官方解释
  • 内存布局
  • 程序运行中的内存布局
  • 通用方法
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档