[笔记] Go 反射

Go 反射

类型和接口

GO 反射建立在类型系统，Go 是静态类型语言，变量在编译时即可确定其所属的静态类型。

对底层类型相同但静态类型不同的变量，在未做类型转换时，无法相互赋值。举例：

type MyInt int

var i int = 8
var j MyInt = 8

j = i // cannot use i (type int) as type MyInt in assignment

i、j 分别对应 int 和 MyInt 静态类型，它们底层数据类型都是 int，但无法相互赋值。

接口类型，是一种重要的类型，表示一个确定的方法集。只要某个具体值（非接口）实现了某个接口中的方法，那么该接口类型的变量就可以存储这个具体值。

一个众所周知的例子就是 io.Reader 和 io.Writer，即 io 包中的 Reader 和 Writer 类型：

// Reader is the interface that wraps the basic Read method.
type Reader interface {
    Read(p []byte) (n int, err error)
}

// Writer is the interface that wraps the basic Write method.
type Writer interface {
    Write(p []byte) (n int, err error)
}

任何实现了 Read（或 Write）方法及其签名的类型，也就实现了 io.Reader（或 io.Writer）接口，换句话说，某个值的类型拥有 Read 方法，io.Reader 类型的变量就能够存储这个值：

var r io.Reader

r = os.Stdin
r = bufio.NewReader(r)
r = new(bytes.Buffer)
// 等等

以上，r 无论存储何值，r 的类型总是 io.Reader，即 r 的静态类型为 io.Reader

空接口 interface{}

由于任何值都有 0 至多个方法，因此 空接口 能存储 任何值。

接口的表示

接口类型的变量存储了一对内容：

• 值：赋予该变量的具体值（接口的值是实现了该接口的底层具体数据条目）
• 类型：该值的类型描述符（类型则描述了该条目的完整类型）

例如，在执行完

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

之后，r 包含的 (值, 类型) 对可以形式化地描述为（tty，*os.File）

注意，类型 *os.File 还实现了除 Read 以外的其它方法：尽管该接口值只提供了访问 Read 方法的能力，但其内部却携带了有关该值的所有类型信息。 这就是我们可以写出这种代码的原因：

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

通过类型断言：断言 r 内的条目是否实现了 io.Writer，因此我们可以将它赋予 w 。赋值后，w 将会包含一对 ( tty , *os.File )。这与保存在 r 中的一致。 接口的静态类型决定了哪些方法可通过接口变量调用， 即便其内部的具体值可能有更大的方法集。

接着，我们可以这样做：

var empty interface{}
empty = w

空接口值 e 也将再次包含同样的一对 ( tty, *os.File )。 这很方便：空接口可保存任何值，同时包含关于该值的所有信息。

（在这里我们无需类型断言，因为 w 肯定是满足空接口的。在本例中， 我们将一个值从 Reader 变成了 Writer ，由于 Writer 的方法集并非 Reader 方法集的子集，因此我们必须显式地使用类型断言。）

一个很重要的细节，就是接口内部的对总是 (值, 具体类型) 的形式，而不会是 (值, 接口类型) 的形式。接口不能保存接口值。

L1: 从接口值可反射出反射对象

反射只是一种检查存储在接口变量中的 (类型-值) 对的机制。

通过，reflect 包下述两个类型，可以访问接口值的类型、值的具体内容：

• Type 类型，函数 reflect.TypeOf 获取接口值的 reflect.Type 类型
• Value 类型，函数 reflect.ValueOf 获取接口值的 reflect.Value 类型

var x float64 = 3.4
fmt.Println("type:", reflect.TypeOf(x))// type: float64

此处 x 为 float64 类型，并非 接口值，是如何从接口值反射出 x 类型信息的？这是由于包 reflect.TypeOf 函数签名包含空接口

// TypeOf 返回 interface{} 中的值的反射类型 Type。
func TypeOf(i interface{}) Type

在传入 x 时，x 作为实参存储到形参的空接口，reflect.TypeOf 通过解包该空接口还原其类型信息。同理 reflect.ValueOf 也能还原 x 的值：

var x float64 = 3.4
fmt.Println("value:", reflect.ValueOf(x).String())// value: <float64 Value>

调用 String() 方法的原因是 fmt 包默认会调用 reflect.ValueOf 还原其具体值。

L2: 从反射对象可反射出接口值

通过 reflect.Interface 方法可还原 reflect.Value 类型的接口值。

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    var x float64 = 3.4
    p := reflect.ValueOf(x)

    fmt.Println("p:", p)// p: 3.4
    fmt.Println("p[interface]:", p.Interface())//p[interface]: 3.4
}

虽然打印结果上看：fmt.Println("p:", p) 和 fmt.Println("p[interface]:", p.Interface()) 都是打印出 3.4。

但是 p 是 Value 类型数据，会被 fmt 进行内部解包，输出值 3.4，而 p.Interface() 则是获取 p (Value) 的接口值。

fmt.Println("p'type:", reflect.TypeOf(p))                        // p'type: reflect.Value
fmt.Println("p[interface]'type:", reflect.TypeOf(p.Interface())) // p[interface]'type: float64

以上，简单来说 Interface 方法是 ValueOf 的你操作。

L3：通过反射对象的可设置性修改实际值

var x float64 = 3.4
v := reflect.ValueOf(x)
v.SetFloat(7.1) // panic: reflect: reflect.Value.SetFloat using unaddressable value
fmt.Println("settability of v:", v.CanSet())// settability of v: false

可设置性 是反射值 Value 的一种属性，并非所有的反射值都拥有它，可以通过 CanSet 方法检测反射值是否有可设置性。

上述实例中通过 v.SetFloat 报错的原因是：v 是 x 的反射对象 Value 而非 x 本身；另外，x 作为实参传入 ValueOf 会出会创建空接口参数作为 x 的副本，因而即使能够设置新值，也不会更新 x 值本身。

如何使反射值 v 可设置呢？再来看看下面的示例：

var x float64 = 3.4
p := reflect.ValueOf(&x) // 注意：获取 x 的地址
fmt.Println("type of p:", p.Type())// type of p: *float64
fmt.Println("settability of p:", p.CanSet())//settability of p: false

v := p.Elem()
fmt.Println("settability of v:", v.CanSet())// settability of v: true

v.SetFloat(7.1)
fmt.Println(v.Interface())// 7.1
fmt.Println(x)// 7.1

• 以引用传值 &x 的方式获取 x 的反射值对象 p，这里得到 *float64 指针类型
• 方法 Elme 获取指针 p 所指向的实际值，实际值 v.CanSet 才是可设置的
• 最后设置实际值 v.SetFloat(7.1)，实现 v 和 x 的数据修改

总结

• 从接口值可反射出反射对象
• 从反射对象可反射出接口值
• 要修改反射对象，其值必须可设置

参考

• Go Data Structures: Interfaces