golang中的接口分为带方法的接口和空接口。
带方法的接口在底层用iface表示，空接口的底层则是eface表示。下面我们透过底层分别看一下这两种类型的接口原理。
以下是接口的原型：
//runtime/runtime2.go
//非空接口
type iface struct {
tab *itab
data unsafe.Pointer
}
type itab struct {
inter *interfacetype
_type *_type
link *itab
hash uint32 // copy of _type.hash. Used for type switches.
bad bool // type does not implement interface
inhash bool // has this itab been added to hash?
unused [2]byte
fun [1]uintptr // variable sized
}
//******************************
//空接口
type eface struct {
_type *_type
data unsafe.Pointer
}
//========================
//这两个接口共同的字段_type
//========================
//runtime/type.go
type _type struct {
size uintptr
ptrdata uintptr // size of memory prefix holding all pointers
hash uint32
tflag tflag
align uint8
fieldalign uint8
kind uint8
alg *typeAlg
// gcdata stores the GC type data for the garbage collector.
// If the KindGCProg bit is set in kind, gcdata is a GC program.
// Otherwise it is a ptrmask bitmap. See mbitmap.go for details.
gcdata *byte
str nameOff
ptrToThis typeOff
}
//_type这个结构体是golang定义数据类型要用的，讲到反射文章的时候在具体讲解这个_type。
1.iface
1.1 变量类型是如何转换成接口类型的？
看下方代码:
package main
type Person interface {
run()
}
type xitehip struct {
age uint8
}
func (o xitehip)run() {
}
func main() {
var xh Person = xitehip{age:18}
xh.run()
}
xh变量是Person接口类型，那xitehip的struct类型是如何转换成接口类型的呢？
看一下生成的汇编代码：
0x001d 00029 (main.go:13) PCDATA $2, $0
0x001d 00029 (main.go:13) PCDATA $0, $0
0x001d 00029 (main.go:13) MOVB $0, ""..autotmp_1+39(SP)
0x0022 00034 (main.go:13) MOVB $18, ""..autotmp_1+39(SP)
0x0027 00039 (main.go:13) PCDATA $2, $1
0x0027 00039 (main.go:13) LEAQ go.itab."".xitehip,"".Person(SB), AX
0x002e 00046 (main.go:13) PCDATA $2, $0
0x002e 00046 (main.go:13) MOVQ AX, (SP)
0x0032 00050 (main.go:13) PCDATA $2, $1
0x0032 00050 (main.go:13) LEAQ ""..autotmp_1+39(SP), AX
0x0037 00055 (main.go:13) PCDATA $2, $0
0x0037 00055 (main.go:13) MOVQ AX, 8(SP)
0x003c 00060 (main.go:13) CALL runtime.convT2Inoptr(SB)
0x0041 00065 (main.go:13) MOVQ 16(SP), AX
0x0046 00070 (main.go:13) PCDATA $2, $2
0x0046 00070 (main.go:13) MOVQ 24(SP), CX
从汇编发现有个转换函数：
runtime.convT2Inoptr(SB)
我们去看一下这个函数的实现：
func convT2Inoptr(tab *itab, elem unsafe.Pointer) (i iface) {
t := tab._type
if raceenabled {
raceReadObjectPC(t, elem, getcallerpc(), funcPC(convT2Inoptr))
}
if msanenabled {
msanread(elem, t.size)
}
x := mallocgc(t.size, t, false)//为elem申请内存
memmove(x, elem, t.size)//将elem所指向的数据赋值到新的内存中
i.tab = tab //设置iface的tab
i.data = x //设置iface的data
return
}
从以上实现我们发现编译器生成的struct原始数据会复制一份，然后将新的数据地址赋值给iface.data从而生成了完整的iface，这样如下原始代码中的xh就转换成了Person接口类型。
var xh Person = xitehip{age:18}
用gdb实际运行看一下(见图1)：
convT2Inoptr函数传进来的参数是*itab和源码中的 *xitehip。
图2是itab的类型原型和内存中的数据发现itab确实是runtime中源码里的字段。总共占了32个字节。（[4]uint8 不占字节）
图3是elem的数据他是个名为xitehip的结构体类型里面存放的是age=18。
内存中的0x12正好是age=18。注意此时的地址是:0xc000032777。
图4是xh变量的数据类型和其中data字段的数据。发现xh确实是iface类型了且xh.data的地址不是上面提到的0xc000032777 而是0xc000014098，证明是复制了一份xitehip类型的struct。
1.2 指针变量类型是如何转换成接口类型的呢？
还是上面的例子只是将
var xh Person = xitehip{age:18}
换成了
var xh Person = &xitehip{age:18}
那指针类型的变量是如何转换成接口类型的呢？
见下方汇编代码：
0x001d 00029 (main.go:13) PCDATA $2, $1
0x001d 00029 (main.go:13) PCDATA $0, $0
0x001d 00029 (main.go:13) LEAQ type."".xitehip(SB), AX
0x0024 00036 (main.go:13) PCDATA $2, $0
0x0024 00036 (main.go:13) MOVQ AX, (SP)
0x0028 00040 (main.go:13) CALL runtime.newobject(SB)
0x002d 00045 (main.go:13) PCDATA $2, $1
0x002d 00045 (main.go:13) MOVQ 8(SP), AX
0x0032 00050 (main.go:13) MOVB $18, (AX)
发现了这个函数：
runtime.newobject(SB)
去看一下具体实现：
// implementation of new builtin
// compiler (both frontend and SSA backend) knows the signature
// of this function
func newobject(typ *_type) unsafe.Pointer {
return mallocgc(typ.size, typ, true)
}
编译器自动生成了iface并将&xitehip{age:18}创建的对象的地址（通过newobject）赋值给iface.data。就是xitehip这个结构体没有被复制。
用gdb看一下见图5：
1.3 那xh是如何找到run方法的呢？我们继续看见图6，相关解释在图中已经标注：
1.4 接口调用规则
把上面的例子添加一个eat()接口方法并实现它（注意这个接口方法的实现的接受者是指针）。
package main
type Person interface {
run()
eat(string)
}
type xitehip struct {
age uint8
}
func (o xitehip)run() { // //接收方o是值
}
func (o *xitehip)eat(food string) { //接收方o是指针
}
func main() {
var xh Person = &xitehip{age:18} //xh是指针
xh.eat("ma la xiao long xia!")
xh.run()
}
这个例子的xh变量的实际类型是个指针，那它是如何调用非指针方法run的呢？
继续gdb跟踪一下,见图7：
直接跟踪xh.tab.fun的内存数据发现eat方法确实在0x44f940。上面已经说了fun这个数组大小只为1那run方法应该在eat的后面，但是gdb没有提示哪个地方是run的起始位置。为了验证run就在eat的后面，我直接往下debug看eat的入口地址在哪里,见图8。
run指令的地址是0x44fa60。那我去打印一下这个地址所指向的具体的值是什么，见图9：
我们在看一下图7中，为了更清楚我基于图7再截一次图，见图10：
发现图9和和图10的的run方法的指令是一样的，证明两个方法的指令确实一起排列的。
总结，指针类型的对象调用非指针类型的接收方的方法，编译器自动将接收方转换为指针类型；调用方通过xh.tab.fun这个数组找到对应的方法指令列表。
那xh是值类型的接口，而接口实现的方法的接收方是指针类型，那调用方可以调用这个指针方法吗，答案是不仅不能连编译都编译不过去，见图11：
见下表总结：
| 调用方 | 接收方 | 能否编译 |
|---|---|---|
| 值 | 值 | true |
| 值 | 指针 | false |
| 指针 | 值 | true |
| 指针 | 指针 | true |
| 指针 | 指针和值 | true |
| 值 | 指针和值 | false |
从上表可以得出如下结论：
调用方是值时，只要接收方有指针方法那编译器不允许通过编译。
2 eface
空接口相对于非空接口没有了方法列表。
type eface struct {
_type *_type
data unsafe.Pointer
}
第一个属性由itab换成了_type,这个结构体是golang中的变量类型的基础，所以空接口可以指定任意变量类型。
2.1 示例：
cpackage main
import "fmt"
type xitehip struct {
}
func main() {
var a interface{} = xitehip{}
var b interface{} = &xitehip{}
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
}
gdb跟一下见图12：
2.2断言
判断变量数据类型
s, ok := i.(TypeName)
if ok {
fmt.Println(s)
}
如果没有ok的话类型不正确的话会引起panic。
也可以用switch形式：
switch v := v.(type) {
case TypeName:
...
}
3 检查接口
3.1 利用编译器检查接口实现
var _ InterfaceName = (*TypeName)(nil)
3.2 nil和nil interface
3.2.1 nil
func main() {
var i interface{}
if i == nil {
println(“The interface is nil.“)
}
}
(gdb) info locals;
i = {_type = 0x0, data = 0x0}
3.2.2 如果接口内部data值为nil，但tab不为空时，此时接口为nil interface。
// go:noinline
func main() {
var o *int = nil
var i interface{} = o
if i == nil {
println("Nil")
}
println(i)
}
(gdb) info locals;
i = {_type = 0x21432f8 <type.*+36723>, data = 0x0}
o = 0x0
3.2.3 利用反射检查
v := reflect.ValueOf(a)
if v.Isvalid() {
println(v.IsNil()) // true, This is nil interface
}
参考
Go interface实现分析--小米云技术
深度解密Go语言之关于 interface 的10个问题
Go Interface 源码剖析
