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Go进阶：反射3定律

2020-06-10 02:48:23 admin 559

各位学习Go语言的朋友，周末好，这次跟大家聊一聊Go语言的一个高级话题：反射。

这篇文章是从我过去的学习笔记修改来的，内容主要来自Go Blog的一篇文章《The law of reflection》。

**这篇文章主要介绍反射和接口的关系，解释内在的关系和原理** 。

反射来自元编程，指通过类型检查变量本身数据结构的方式，只有部分编程语言支持反射。

## 类型

反射构建在类型系统之上，Go是静态类型语言，每一个变量都有 **静态类型** ，在编译时就确定下来了。

比如：

type MyInt int
    
    var i int
    var j MyInt

i和j的 **底层类型** 都是`int`，但i的静态类型是`int`，j的静态类型是`MyInt`，这两个是不同类型，是不能直接赋值的，需要类型强制转换。

接口类型比较特殊，接口类型的变量被多种对象类型赋值，看起来像动态语言的特性，但变量类型始终是接口类型，Go是静态的。举例：

var r io.Reader
    r = os.Stdin
    r = bufio.NewReader(r)
    r = new(bytes.Buffer)
    // and so on

虽然r被3种类型的变量赋值，但r的类型始终是`io.Reader`。

> 最特别：空接口`interface{}`的变量可以被任何类型的值赋值，但类型一直都是`interface{}`。

## 接口的表示

Russ Cox（Go语言创始人）在他的[博客详细介绍了Go语言接口](https://research.swtch.com/2009/12/go-
data-structures-interfaces.html)，结论是：

接口类型的变量存储的是 **一对数据** ：

1. 变量实际的值
  2. 变量的静态类型

例子：

var r io.Reader
    tty, err := os.OpenFile("/dev/tty", os.O_RDWR, 0)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    r = tty

r是接口类型变量，保存了 **值tty和tty的类型**`*os.File`，所以才能使用 **类型断言** 判断r保存的值的静态类型：

var w io.Writer
    w = r.(io.Writer)

虽然r中包含了tty和它的类型，包含了tty的所有函数，但r是接口类型，决定了r只能调用接口`io.Reader`中包含的函数。

记住： **接口变量保存的不是接口类型的值，还是英语说起来更方便：Interfaces do not hold interface values.**

## 反射的3条定律

### 定律1：从接口值到反射对象

反射是一种检测存储在接口变量中值和类型的机制。通过`reflect`包的一些函数，可以把接口转换为反射定义的对象。

掌握`reflect`包的以下函数：

1. `reflect.ValueOf({}interface) reflect.Value`：获取某个变量的值，但值是通过`reflect.Value`对象描述的。
  2. `reflect.TypeOf({}interface) reflect.Type`：获取某个变量的静态类型，但值是通过`reflect.Type`对象描述的，是可以直接使用`Println`打印的。
  3. `reflect.Value.Kind() Kind`：获取变量值的底层类型（类别），注意不是类型，是Int、Float，还是Struct，还是Slice，[具体见此](https://golang.org/src/reflect/type.go?s=8302:8316#L217)。
  4. `reflect.Value.Type() reflect.Type`：获取变量值的类型，效果等同于`reflect.TypeOf`。

再解释下Kind和Type的区别，比如：

type MyInt int
    var x MyInt = 7
    v := reflect.ValueOf(x)

v.Kind()得到的是Int，而Type得到是`MyInt`。

### 定律2：从反射对象到接口值

定律2是定律1的逆向过程，上面我们学了：`普通变量 -> 接口变量 -> 反射对象`的过程，这是从`反射对象 ->
接口变量`的过程，使用的是`Value`的`Interface`函数，是把实际的值赋值给空接口变量，它的声明如下：

func (v Value) Interface() (i interface{})

回忆一下：接口变量存储了实际的值和值的类型，`Println`可以根据接口变量实际存储的类型自动识别其值并打印。

注意事项：如果Value是结构体的非导出字段，调用该函数会导致panic。

### 定律3：当反射对象所存的值是可设置时，反射对象才可修改

从定律1入手理解，定律3就不再那么难懂。

Settability is a property of a reflection Value, and not all reflection Values
have it.

可设置指的是，可以通过Value设置原始变量的值。

通过函数的例子思考一下可设置：

func f(x int)

在调用f的时候，传入了参数x，从函数内部修改x的值，外部的变量的值并不会发生改变，因为这种是传值，是拷贝的传递方式。

func f(p *int)

函数f的入参是指针类型，在函数内部的修改变量的值，函数外部变量的值也会跟着变化。

使用反射也是这个原理，如果创建Value时传递的是变量，则Value是不可设置的。如果创建Value时传递的是变量地址，则Value是可设置的。

可以使用`Value.CanSet()`检测是否可以通过此Value修改原始变量的值。

x := 10
    v1 := reflect.ValueOf(x)
    fmt.Println("setable:", v1.CanSet())
    p := reflect.ValueOf(&x)
    fmt.Println("setable:", p.CanSet())
    v2 := p.Elem()
    fmt.Println("setable:", v2.CanSet())

如何通过Value设置原始对象值呢？

`Value.SetXXX()`系列函数可设置Value中原始对象的值。

系列函数有：

* Value.SetInt()
  * Value.SetUint()
  * Value.SetBool()
  * Value.SetBytes()
  * Value.SetFloat()
  * Value.SetString()
  * ...

**设置函数这么多，到底该选用哪个Set函数？**  
根据`Value.Kind()`的结果去获得变量的底层类型，然后选用该类别的Set函数。

## 参考资料

1. <https://blog.golang.org/laws-of-reflection>

>   1. **如果这篇文章对你有帮助，请点个赞/喜欢，感谢** 。
>   2. 本文作者：[大彬](http://lessisbetter.site/about/)
>   3. 如果喜欢本文，随意转载，但请保留此原文链接：<http://lessisbetter.site/2019/02/24/go-law-of-
> reflect/>
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转载文章，原文链接： Go进阶：反射3定律

关键字词go 进阶

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