Go语言学习笔记之反射用法详解

本文实例讲述了Go学习笔记之反射用法。分享给大家供大家参考，具体如下：

一、类型(Type)

反射（reflect）让我们能在运行期探知对象的类型信息和内存结构，这从一定程度上弥(mi)补了静态语言在动态行为上的不足。同时，反射还是实现元编程的重要手段。

和 C 数据结构一样，Go 对象头部并没有类型指针，通过其自身是无法在运行期获知任何类型相关信息的。反射操作所需要的全部信息都源自接口变量。接口变量除存储自身类型外，还会保存实际对象的类型数据。

func TypeOf(i interface{}) Type
func ValueOf(i interface{}) Value

这 两个 反射入口函数，会将任何传入的对象转换为接口类型。
在面对类型时，需要区分 Type 和 Kind。前者表示真实类型（静态类型），后者表示其基础结构（底层类型）类别 -- 基类型。

代码如下:

type X int
func main() {
    var a X = 100
    t := reflect.TypeOf(a)
    fmt.Println(t)
    fmt.Println(t.Name(), t.Kind())
}

输出：

X int

所以在类型判断上，须选择正确的方式

代码如下:

type X int
type Y int
func main() {
    var a, b X = 100, 200
    var c Y = 300
    ta, tb, tc := reflect.TypeOf(a), reflect.TypeOf(b), reflect.TypeOf(c)
    fmt.Println(ta == tb, ta == tc)
    fmt.Println(ta.Kind() == tc.Kind())
}

除通过实际对象获取类型外，也可直接构造一些基础复合类型。

代码如下:

func main() {
    a := reflect.ArrayOf(10, reflect.TypeOf(byte(0)))
    m := reflect.MapOf(reflect.TypeOf(""), reflect.TypeOf(0))
    fmt.Println(a, m)
}

输出：

[10]uint8   map[string]int

传入对象 应区分 基类型 和 指针类型，因为它们并不属于同一类型。

代码如下:

func main() {
    x := 100
    tx, tp := reflect.TypeOf(x), reflect.TypeOf(&x)
    fmt.Println(tx, tp, tx == tp)
    fmt.Println(tx.Kind(), tp.Kind())
    fmt.Println(tx == tp.Elem())
}

输出：

int *int false
int ptr
true

方法 Elem() 返回 指针、数组、切片、字典（值）或 通道的 基类型。

代码如下:

func main() {
    fmt.Println(reflect.TypeOf(map[string]int{}).Elem())
    fmt.Println(reflect.TypeOf([]int32{}).Elem())
}

输出：

int
int32

只有在获取 结构体指针 的 基类型 后，才能遍历它的字段。

代码如下:

type user struct {
    name string
    age int
}
type manager struct {
    user
    title string
}
func main() {
    var m manager
    t := reflect.TypeOf(&m)
    if t.Kind() == reflect.Ptr {
        t = t.Elem()
    }
    for i := 0; i < t.NumField(); i++ {
        f := t.Field(i)
        fmt.Println(f.Name, f.Type, f.Offset)
        if f.Anonymous { // 输出匿名字段结构
            for x := 0; x < f.Type.NumField(); x++ {
                af := f.Type.Field(x)
                fmt.Println(" ", af.Name, af.Type)
            }
        }
    }
}

输出：

user main.user 0
 name string
 age int
title string 24

对于匿名字段，可用多级索引（按照定义顺序）直接访问。

代码如下:

type user struct {
    name string
    age  int
}
type manager struct {
    user
    title string
}
func main() {
    var m manager
    t := reflect.TypeOf(m)
    name, _ := t.FieldByName("name") // 按名称查找
    fmt.Println(name.Name, name.Type)
    age := t.FieldByIndex([]int{0, 1}) // 按多级索引查找
    fmt.Println(age.Name, age.Type)
}

输出：

name string
age int

FieldByName() 不支持多级名称，如有同名遮蔽，须通过匿名字段二次获取。

同样地，输出方法集时，一样区分 基类型 和 指针类型。


代码如下:

type A int
type B struct {
    A
}
func (A) av() {}
func (*A) ap() {}
func (B) bv() {}
func (*B) bp() {}
func main() {
    var b B
    t := reflect.TypeOf(&b)
    s := []reflect.Type{t, t.Elem()}
    for _, t2 := range s {
        fmt.Println(t2, ":")
        for i := 0; i < t2.NumMethod(); i++ {
            fmt.Println(" ", t2.Method(i))
        }
    }
}

输出：

*main.B :
  {ap main func(*main.B) <func(*main.B) Value> 0}
  {av main func(*main.B) <func(*main.B) Value> 1}
  {bp main func(*main.B) <func(*main.B) Value> 2}
  {bv main func(*main.B) <func(*main.B) Value> 3}
main.B :
  {av main func(*main.B) <func(*main.B) Value> 0}
  {bv main func(*main.B) <func(*main.B) Value> 1}

有一点和想象的不同，反射能探知当前包或外包的非导出结构成员。

代码如下:

import (
    "net/http"
    "reflect"
    "fmt"
)
func main()  {
    var s http.Server
    t := reflect.TypeOf(s)
    for i := 0; i < t.NumField(); i++ {
        fmt.Println(t.Field(i).Name)
    }
}

输出：

Addr
Handler
ReadTimeout
WriteTimeout
TLSConfig
MaxHeaderBytes
TLSNextProto
ConnState
ErrorLog
disableKeepAlives
nextProtoOnce
nextProtoErr

相对 reflect 而言，当前包 和 外包 都是“外包”。
可用反射提取 struct tag，还能自动分解。其常用于 ORM 映射，或数据格式验证。

代码如下:

type user struct {
    name string `field:"name" type:"varchar(50)"`
    age  int `field:"age" type:"int"`
}
func main() {
    var u user
    t := reflect.TypeOf(u)
    for i := 0; i < t.NumField(); i++ {
        f := t.Field(i)
        fmt.Printf("%s: %s %s\n", f.Name, f.Tag.Get("field"), f.Tag.Get("type"))
    }
}

输出：

name: name varchar(50)
age: age int

辅助判断方法 Implements()、ConvertibleTo、AssignableTo() 都是运行期进行 动态调用 和 赋值 所必需的。


代码如下:

type X int
func (X) String() string {
    return ""
}
func main()  {
    var a X
    t := reflect.TypeOf(a)
    // Implements 不能直接使用类型作为参数，导致这种用法非常别扭
    st := reflect.TypeOf((*fmt.Stringer)(nil)).Elem()
    fmt.Println(t.Implements(st))
    it := reflect.TypeOf(0)
    fmt.Println(t.ConvertibleTo(it))
    fmt.Println(t.AssignableTo(st), t.AssignableTo(it))
}

输出：

true
true
true false

二、值(Value)

和 Type 获取类型信息不同，Value 专注于对象实例数据读写。
在前面章节曾提到过，接口变量会复制对象，且是 unaddressable 的，所以要想修改目标对象，就必须使用指针。

代码如下:

func main()  {
    a := 100
    va, vp := reflect.ValueOf(a), reflect.ValueOf(&a).Elem()
    fmt.Println(va.CanAddr(), va.CanSet())
    fmt.Println(vp.CanAddr(), vp.CanSet())
}

输出：

false false
true true

就算传入指针，一样需要通过 Elem() 获取目标对象。因为被接口存储的指针本身是不能寻址和进行设置操作的。
注意，不能对非导出字段直接进行设置操作，无论是当前包还是外包。

代码如下:

type User struct {
    Name string
    code int
}
func main() {
    p := new(User)
    v := reflect.ValueOf(p).Elem()
    name := v.FieldByName("Name")
    code := v.FieldByName("code")
    fmt.Printf("name: canaddr = %v, canset = %v\n", name.CanAddr(), name.CanSet())
    fmt.Printf("code: canaddr = %v, canset = %v\n", code.CanAddr(), code.CanSet())
    if name.CanSet() {
        name.SetString("Tom")
    }
    if code.CanAddr() {
        *(*int)(unsafe.Pointer(code.UnsafeAddr())) = 100
    }
    fmt.Printf("%+v\n", *p)
}

输出：

name: canaddr = true, canset = true
code: canaddr = true, canset = false
{Name:Tom code:100}

Value.Pointer 和 Value.Int 等方法类型，将 Value.data 存储的数据转换为指针，目标必须是指针类型。而 UnsafeAddr 返回任何 CanAddr Value.data 地址（相当于 & 取地址操作），比如 Elem() 后的 Value，以及字段成员地址。

以结构体里的指针类型字段为例，Pointer 返回该字段所保存的地址，而 UnsafeAddr 返回该字段自身的地址（结构对象地址 + 偏移量）。
可通过 Interface 方法进行类型 推荐 和 转换。

代码如下:

func main() {
    type user struct {
        Name string
        Age  int
    }
    u := user{
        "q.yuhen",
        60,
    }
    v := reflect.ValueOf(&u)
    if !v.CanInterface() {
        println("CanInterface: fail.")
        return
    }
    p, ok := v.Interface().(*user)
    if !ok {
        println("Interface: fail.")
        return
    }
    p.Age++
    fmt.Printf("%+v\n", u)
}

输出：

{Name:q.yuhen Age:61}

也可以直接使用 Value.Int、Bool 等方法进行类型转换，但失败时会引发 pani，且不支持 ok-idiom。

复合类型对象设置示例：

代码如下:

func main()  {
    c := make(chan int, 4)
    v := reflect.ValueOf(c)
    if v.TrySend(reflect.ValueOf(100)) {
        fmt.Println(v.TryRecv())
    }
}

输出：

100 true

接口有两种 nil 状态，这一直是个潜在麻烦。解决方法是用 IsNil() 判断值是否为 nil。

代码如下:

func main()  {
    var a interface{} = nil
    var b interface{} = (*int)(nil)
    fmt.Println(a == nil)
    fmt.Println(b == nil, reflect.ValueOf(b).IsNil())
}

输出：

true
false true

也可用 unsafe 转换后直接判断 iface.data 是否为零值。

代码如下:

func main()  {
    var b interface{} = (*int)(nil)
    iface := (*[2]uintptr)(unsafe.Pointer(&b))
    fmt.Println(iface, iface[1] == 0)
}

输出：

&[712160 0] true

让人很无奈的是，Value 里的某些方法并未实现 ok-idom 或返回 error，所以得自行判断返回的是否为 Zero Value。

代码如下:

func main()  {
    v := reflect.ValueOf(struct {name string}{})
    println(v.FieldByName("name").IsValid())
    println(v.FieldByName("xxx").IsValid())
}

输出：

true
false

三、方法

动态调用方法，谈不上有多麻烦。只须按 In 列表准备好所需参数即可。

代码如下:

type X struct {}
func (X) Test(x, y int) (int, error)  {
    return x + y, fmt.Errorf("err: %d", x + y)
}
func main()  {
    var a X
    v := reflect.ValueOf(&a)
    m := v.MethodByName("Test")
    in := []reflect.Value{
        reflect.ValueOf(1),
        reflect.ValueOf(2),
    }
    out := m.Call(in)
    for _, v := range out {
        fmt.Println(v)
    }
}

输出：

3
err: 3

对于变参来说，用 CallSlice() 要更方便一些。

代码如下:

type X struct {}
func (X) Format(s string, a ...interface{}) string {
    return fmt.Sprintf(s, a...)
}
func main() {
    var a X
    v := reflect.ValueOf(&a)
    m := v.MethodByName("Format")
    out := m.Call([]reflect.Value{
        reflect.ValueOf("%s = %d"), // 所有参数都须处理
        reflect.ValueOf("x"),
        reflect.ValueOf(100),
    })
    fmt.Println(out)
    out = m.CallSlice([]reflect.Value{
        reflect.ValueOf("%s = %d"),
        reflect.ValueOf([]interface{}{"x", 100}),
    })
    fmt.Println(out)
}

输出：

[x = 100]
[x = 100]

无法调用非导出方法，甚至无法获取有效地址。

四、构建

反射库提供了内置函数 make() 和 new() 的对应操作，其中最有意思的就是 MakeFunc()。可用它实现通用模板，适应不同数据类型。

代码如下:

// 通用算法函数
func add(args []reflect.Value) (results []reflect.Value) {
    if len(args) == 0 {
        return nil
    }
    var ret reflect.Value
    switch args[0].Kind() {
    case reflect.Int:
        n := 0
        for _, a := range args {
            n += int(a.Int())
        }
        ret = reflect.ValueOf(n)
    case reflect.String:
        ss := make([]string, 0, len(args))
        for _, s := range args {
            ss = append(ss, s.String())
        }
        ret = reflect.ValueOf(strings.Join(ss, ""))
    }
    results = append(results, ret)
    return
}
// 将函数指针参数指向通用算法函数
func makeAdd(fptr interface{}) {
    fn := reflect.ValueOf(fptr).Elem()
    v := reflect.MakeFunc(fn.Type(), add) // 这是关键
    fn.Set(v)                             // 指向通用算法函数
}
func main() {
    var intAdd func(x, y int) int
    var strAdd func(a, b string) string
    makeAdd(&intAdd)
    makeAdd(&strAdd)
    println(intAdd(100, 200))
    println(strAdd("hello, ", "world!"))
}

输出：

300
hello, world!

如果语言支持泛型，自然不需要这么折腾

希望本文所述对大家Go语言程序设计有所帮助。