面试题：Go中空接口数据结构设计基础

Question

在Go语言中，空接口 `interface{}` 可以存储任何类型的值。请简述空接口的数据结构设计原理，以及当向空接口存储一个具体类型值时，底层是如何实现类型信息的保存与获取的。

Answer 1

1. 空接口的数据结构设计原理

   • 在Go语言中，空接口 interface{} 本身不包含任何方法声明，所以它的数据结构非常简洁。
   • 空接口底层的数据结构实际上是一个 iface 结构体（在Go源码 src/runtime/runtime2.go 中定义），其简化版结构如下：

   type iface struct {
       tab  *itab
       data unsafe.Pointer
   }
   

   • tab 是指向 itab 结构体的指针，itab 结构体存储了接口的类型信息以及实现该接口的具体类型的信息，包括类型描述符和方法集等。
   • data 是一个指向实际存储数据的指针，该数据就是赋给空接口的值。

2. 类型信息的保存与获取

   • 保存：
     • 当向空接口存储一个具体类型值时，Go编译器会在编译期确定具体类型，并生成相应的代码来创建 itab 结构体。
     • itab 结构体中包含了指向具体类型 type 结构体的指针，type 结构体描述了具体类型的详细信息，如类型大小、对齐方式、方法集等。同时，itab 也包含了接口方法集与具体类型方法集的映射关系。
     • 例如，当 var i interface{} = 10 时，编译器会创建一个 itab 结构体，其中 type 指针指向 int 类型的描述符，data 指针指向值 10。
   • 获取：
     • 在运行时，当需要从空接口获取类型信息时，通过 iface 结构体中的 tab 指针找到对应的 itab 结构体。
     • 从 itab 结构体中取出指向具体类型 type 结构体的指针，就可以获取到具体类型的所有信息。例如，可以通过 type 结构体获取类型名称、大小等信息。
     • 在进行类型断言（如 val, ok := i.(int)）时，Go运行时会检查 itab 结构体中的类型信息，判断接口值的实际类型是否与断言的类型一致，从而确定断言是否成功。如果一致，则可以安全地将空接口值转换为指定类型。