6.1 反射机制

发布于 2024-10-13 01:27:19 字数 17550 浏览 0 评论 0 收藏 0

个人觉得，反射讲得最透彻的还是官方博客。官方博客略显晦涩，多读几遍就慢慢理解了。本文既是学习笔记，也是总结。官方博客地址：https://blog.golang.org/laws-of-reflection

2. 反射概念

官方对此有个非常简明的介绍，两句话耐人寻味：

反射提供一种让程序检查自身结构的能力
反射是困惑的源泉

第1条，再精确点的描述是“反射是一种检查interface变量的底层类型和值的机制”。第2条，很有喜感的自嘲，不过往后看就笑不出来了，因为你很可能产生困惑.

想深入了解反射，必须深入理解类型和接口概念。下面开始复习一下这些基础概念。

2.1 关于静态类型

你肯定知道Go是静态类型语言，比如"int"、"float32"、"[]byte"等等。每个变量都有一个静态类型，且在编译时就确定了。那么考虑一下如下一种类型声明:

type Myint int

var i int
var j Myint

Q: i 和j 类型相同吗？ A：i 和j类型是不同的。二者拥有不同的静态类型，没有类型转换的话是不可以互相赋值的，尽管二者底层类型是一样的。

2.2 特殊的静态类型interface

interface类型是一种特殊的类型，它代表方法集合。它可以存放任何实现了其方法的值。

经常被拿来举例的是io包里的这两个接口类型：

// 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)
}

任何类型，比如某struct，只要实现了其中的Read()方法就被认为是实现了Reader接口，只要实现了Write()方法，就被认为是实现了Writer接口，不过方法参数和返回值要跟接口声明的一致。

接口类型的变量可以存储任何实现该接口的值。

2.3 特殊的interface类型

最特殊的interface类型为空interface类型，即interface {}，前面说了，interface用来表示一组方法集合，所有实现该方法集合的类型都被认为是实现了该接口。那么空interface类型的方法集合为空，也就是说所有类型都可以认为是实现了该接口。

一个类型实现空interface并不重要，重要的是一个空interface类型变量可以存放所有值，记住是所有值，这才是最最重要的。这也是有些人认为Go是动态类型的原因，这是个错觉。

2.4 interface类型是如何表示的

前面讲了，interface类型的变量可以存放任何实现了该接口的值。还是以上面的io.Reader为例进行说明，io.Reader是一个接口类型，os.OpenFile()方法返回一个File结构体类型变量，该结构体类型实现了io.Reader的方法，那么io.Reader类型变量就可以用来接收该返回值。如下所示：

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

那么问题来了。 Q： r的类型是什么？ A: r的类型始终是io.Readerinterface类型，无论其存储什么值。

Q：那File类型体现在哪里？ A：r保存了一个(value, type)对来表示其所存储值的信息。 value即为r所持有元素的值，type即为所持有元素的底层类型

Q：如何将r转换成另一个类型结构体变量？比如转换成io.Writer A：使用类型断言，如w = r.(io.Writer). 意思是如果r所持有的元素如果同样实现了io.Writer接口,那么就把值传递给w。

3. 反射三定律

前面之所以讲类型，是为了引出interface，之所以讲interface是想说interface类型有个(value，type)对，而反射就是检查interface的这个(value, type)对的。具体一点说就是Go提供一组方法提取interface的value，提供另一组方法提取interface的type.

官方提供了三条定律来说明反射，比较清晰，下面也按照这三定律来总结。

反射包里有两个接口类型要先了解一下.

reflect.Type 提供一组接口处理interface的类型，即（value, type）中的type
reflect.Value提供一组接口处理interface的值,即(value, type)中的value

下面会提到反射对象，所谓反射对象即反射包里提供的两种类型的对象。

reflect.Type 类型对象
reflect.Value类型对象

3.1 反射第一定律：反射可以将interface类型变量转换成反射对象

下面示例，看看是如何通过反射获取一个变量的值和类型的：

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    var x float64 = 3.4
    t := reflect.TypeOf(x)  //t is reflect.Type
    fmt.Println("type:", t)

    v := reflect.ValueOf(x) //v is reflect.Value
    fmt.Println("value:", v)
}

程序输出如下：

type: float64
value: 3.4

注意：反射是针对interface类型变量的，其中TypeOf()和ValueOf()接受的参数都是interface{}类型的，也即x值是被转成了interface传入的。

除了reflect.TypeOf()和reflect.ValueOf()，还有其他很多方法可以操作，本文先不过多介绍，否则一不小心会会引起困惑。

3.2 反射第二定律：反射可以将反射对象还原成interface对象

之所以叫'反射'，反射对象与interface对象是可以互相转化的。看以下例子：

package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {
    var x float64 = 3.4

    v := reflect.ValueOf(x) //v is reflect.Value

    var y float64 = v.Interface().(float64)
    fmt.Println("value:", y)
}

对象x转换成反射对象v，v又通过Interface()接口转换成interface对象，interface对象通过.(float64)类型断言获取float64类型的值。

3.3 反射第三定律：反射对象可修改，value值必须是可设置的

通过反射可以将interface类型变量转换成反射对象，可以使用该反射对象设置其持有的值。在介绍何谓反射对象可修改前，先看一下失败的例子：

package main

import (
    "reflect"
)

func main() {
    var x float64 = 3.4
    v := reflect.ValueOf(x)
    v.SetFloat(7.1) // Error: will panic.
}

如下代码，通过反射对象v设置新值，会出现panic。报错如下：

panic: reflect: reflect.Value.SetFloat using unaddressable value

错误原因即是v是不可修改的。

反射对象是否可修改取决于其所存储的值，回想一下函数传参时是传值还是传址就不难理解上例中为何失败了。

上例中，传入reflect.ValueOf()函数的其实是x的值，而非x本身。即通过v修改其值是无法影响x的，也即是无效的修改，所以golang会报错。

想到此处，即可明白，如果构建v时使用x的地址就可实现修改了，但此时v代表的是指针地址，我们要设置的是指针所指向的内容，也即我们想要修改的是*v。那怎么通过v修改x的值呢？

reflect.Value提供了Elem()方法，可以获得指针向指向的value。看如下代码：

package main

import (
"reflect"
    "fmt"
)

func main() {
    var x float64 = 3.4
    v := reflect.ValueOf(&x)
    v.Elem().SetFloat(7.1)
    fmt.Println("x :", v.Elem().Interface())
}

输出为：