11.9 空接口

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2023-12-01

11.9.1 概念

空接口或者最小接口 不包含任何方法，它对实现不做任何要求：

type Any interface {}

任何其他类型都实现了空接口（它不仅仅像 Java/C# 中 Object 引用类型），any 或 Any 是空接口一个很好的别名或缩写。

空接口类似 Java/C# 中所有类的基类： Object 类，二者的目标也很相近。

可以给一个空接口类型的变量 var val interface {} 赋任何类型的值。

示例 11.8 empty_interface.go：

package main
import "fmt"

var i = 5
var str = "ABC"

type Person struct {
    name string
    age  int
}

type Any interface{}

func main() {
    var val Any
    val = 5
    fmt.Printf("val has the value: %vn", val)
    val = str
    fmt.Printf("val has the value: %vn", val)
    pers1 := new(Person)
    pers1.name = "Rob Pike"
    pers1.age = 55
    val = pers1
    fmt.Printf("val has the value: %vn", val)
    switch t := val.(type) {
    case int:
        fmt.Printf("Type int %Tn", t)
    case string:
        fmt.Printf("Type string %Tn", t)
    case bool:
        fmt.Printf("Type boolean %Tn", t)
    case *Person:
        fmt.Printf("Type pointer to Person %Tn", t)
    default:
        fmt.Printf("Unexpected type %T", t)
    }
}

输出：

val has the value: 5
val has the value: ABC
val has the value: &{Rob Pike 55}
Type pointer to Person *main.Person

在上面的例子中，接口变量 val 被依次赋予一个 int，string 和 Person 实例的值，然后使用 type-switch 来测试它的实际类型。每个 interface {} 变量在内存中占据两个字长：一个用来存储它包含的类型，另一个用来存储它包含的数据或者指向数据的指针。

示例 emptyint_switch.go 说明了空接口在 type-switch 中联合 lambda 函数的用法：

package main

import "fmt"

type specialString string

var whatIsThis specialString = "hello"

func TypeSwitch() {
    testFunc := func(any interface{}) {
        switch v := any.(type) {
        case bool:
            fmt.Printf("any %v is a bool type", v)
        case int:
            fmt.Printf("any %v is an int type", v)
        case float32:
            fmt.Printf("any %v is a float32 type", v)
        case string:
            fmt.Printf("any %v is a string type", v)
        case specialString:
            fmt.Printf("any %v is a special String!", v)
        default:
            fmt.Println("unknown type!")
        }
    }
    testFunc(whatIsThis)
}

func main() {
    TypeSwitch()
}

输出：

any hello is a special String!

练习 11.9 simple_interface3.go：

继续练习11.2，在它中添加一个 gI 函数，它不再接受 Simpler 类型的参数，而是接受一个空接口参数。然后通过类型断言判断参数是否是 Simpler 类型。最后在 main 使用 gI 取代 fI 函数并调用它。确保你的代码足够安全。

11.9.2 构建通用类型或包含不同类型变量的数组

在 7.6.6 中我们看到了能被搜索和排序的 int 数组、float 数组以及 string 数组，那么对于其他类型的数组呢，是不是我们必须得自己编程实现它们？

现在我们知道该怎么做了，就是通过使用空接口。让我们给空接口定一个别名类型 Element：type Element interface{}

然后定义一个容器类型的结构体 Vector，它包含一个 Element 类型元素的切片：

type Vector struct {
    a []Element
}

Vector 里能放任何类型的变量，因为任何类型都实现了空接口，实际上 Vector 里放的每个元素可以是不同类型的变量。我们为它定义一个 At() 方法用于返回第 i 个元素：

func (p *Vector) At(i int) Element {
    return p.a[i]
}

再定一个 Set() 方法用于设置第 i 个元素的值：

func (p *Vector) Set(i int, e Element) {
    p.a[i] = e
}

Vector 中存储的所有元素都是 Element 类型，要得到它们的原始类型（unboxing：拆箱）需要用到类型断言。TODO：The compiler rejects assertions guaranteed to fail，类型断言总是在运行时才执行，因此它会产生运行时错误。

练习 11.10 min_interface.go / minmain.go：

仿照11.7中开发的 Sorter 接口，创建一个 Miner 接口并实现一些必要的操作。函数 Min 接受一个 Miner 类型变量的集合，然后计算并返回集合中最小的元素。

11.9.3 复制数据切片至空接口切片

假设你有一个 myType 类型的数据切片，你想将切片中的数据复制到一个空接口切片中，类似：

var dataSlice []myType = FuncReturnSlice()
var interfaceSlice []interface{} = dataSlice

可惜不能这么做，编译时会出错：cannot use dataSlice (type []myType) as type []interface { } in assignment。

原因是它们俩在内存中的布局是不一样的（参考官方说明）。

必须使用 for-range 语句来一个一个显式地复制：

var dataSlice []myType = FuncReturnSlice()
var interfaceSlice []interface{} = make([]interface{}, len(dataSlice))
for i, d := range dataSlice {
    interfaceSlice[i] = d
}

11.9.4 通用类型的节点数据结构

在10.1中我们遇到了诸如列表和树这样的数据结构，在它们的定义中使用了一种叫节点的递归结构体类型，节点包含一个某种类型的数据字段。现在可以使用空接口作为数据字段的类型，这样我们就能写出通用的代码。下面是实现一个二叉树的部分代码：通用定义、用于创建空节点的 NewNode 方法，及设置数据的 SetData 方法。

示例 11.10 node_structures.go：

package main

import "fmt"

type Node struct {
    le   *Node
    data interface{}
    ri   *Node
}

func NewNode(left, right *Node) *Node {
    return &Node{left, nil, right}
}

func (n *Node) SetData(data interface{}) {
    n.data = data
}

func main() {
    root := NewNode(nil, nil)
    root.SetData("root node")
    // make child (leaf) nodes:
    a := NewNode(nil, nil)
    a.SetData("left node")
    b := NewNode(nil, nil)
    b.SetData("right node")
    root.le = a
    root.ri = b
    fmt.Printf("%vn", root) // Output: &{0x125275f0 root node 0x125275e0}
}

11.9.5 接口到接口

一个接口的值可以赋值给另一个接口变量，只要底层类型实现了必要的方法。这个转换是在运行时进行检查的，转换失败会导致一个运行时错误：这是 Go 语言动态的一面，可以拿它和 Ruby 和 Python 这些动态语言相比较。

假定：

var ai AbsInterface // declares method Abs()
type SqrInterface interface {
    Sqr() float
}
var si SqrInterface
pp := new(Point) // say *Point implements Abs, Sqr
var empty interface{}

那么下面的语句和类型断言是合法的：

empty = pp                // everything satisfies empty
ai = empty.(AbsInterface) // underlying value pp implements Abs()
// (runtime failure otherwise)
si = ai.(SqrInterface) // *Point has Sqr() even though AbsInterface doesn’t
empty = si             // *Point implements empty set
// Note: statically checkable so type assertion not necessary.

下面是函数调用的一个例子：

type myPrintInterface interface {
    print()
}

func f3(x myInterface) {
    x.(myPrintInterface).print() // type assertion to myPrintInterface
}

x 转换为 myPrintInterface 类型是完全动态的：只要 x 的底层类型（动态类型）定义了 print 方法这个调用就可以正常运行。