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golang反射與反射三法則

    反射是在golang程式運作時檢查變量所具有類型的一種機制。由于反射可以得出關于變量結構的資料(即“關于資料的資料”),是以這也被認為是golang元程式設計的基礎。初學反射,會感覺有些“玄乎”。我這裡由淺入深,嘗試闡述反射内涵,并解讀反射三法則(http://blog.golang.org/laws-of-reflection)。

0 從類型和方法了解反射内涵

    在基本的層面上,反射隻是一個檢查存儲在接口變量中的類型和值的算法。使用反射機制,首先需要導入reflect包,reflect包中有兩個重要類型需要了解,reflect.Type和reflect.Value,這兩個類型使得可以通路變量的内容。與此相關的,還有兩個簡單的函數,reflect.TypeOf和reflect.ValueOf,可以從接口值中分别擷取reflect.Type和reflect.Value。

    初學可能會認為reflect.Type和reflect.Value是一種并列關系,但其實它們是一種包含關系,我們結合一段代碼來了解這段話。

其輸出為:

golang反射與反射三法則

    根據程式及其結果,我們可以發現:在go語言中,每個值都包含兩個内容:類型和實際的值。從類型角度來看,reflect.Value是一個關于<類型, 實際的值>的二進制組,而reflect.Type是值的類型,二者是包含關系。從方法角度來看,reflect.TypeOf 和 (reflect.ValueOf(x)).Type都可以傳回reflect.Type;(reflect.ValueOf(x)).Float可以傳回實際的值(類似的方法還包括(reflect.ValueOf(x)).Int、(reflect.ValueOf(x)).Bool等);(reflect.ValueOf(x)).Kind可以傳回一個常量定義的類型。

    根據上述分析,我們可以得出一個示意圖,更為直覺形象的表明值、類型、實際的值的關系。

golang反射與反射三法則

    此外,golang采用靜态類型機制,TypeOf傳回靜态類型;但是,Kind傳回底層類型。我們同樣以一段代碼來驗證這段話。

輸出:

golang反射與反射三法則

1 法則一:從接口值到反射對象的反射(Reflection goes from interface value toreflection object)

    前文所述内容其實就是從接口值到反射對象的反射,代表方法為reflect.ValueOf和reflect.TypeOf。可能有人會問,接口?接口在哪呢?我們來看一些前文提到這兩個函數的聲明,函數的參數是空接口,其實接口就在那裡。關于golang的接口,大家可以參見我的另一篇博文《Golang中的接口》。

2 法則二:從反射對象到接口值的反射(Reflection goes from reflection object to interface value)

    從reflect.Value可以使用Interface方法還原接口值;此方法可以高效地打包類型和值資訊到接口表達中,并傳回這個結果。方法聲明:

    通過反射對象 v 可以列印 float64 的表達值。

    還有更為簡潔的實作。fmt.Println,fmt.Printf等其他所有傳遞一個空接口值作為參數的函數,在 fmt包内部解包的方式就像之前的例子這樣。是以正确的列印reflect.Value的内容的方法就是将Interface方法的結果進行格式化列印(formatted print routine). 

    為什麼不是fmt.Println(v)?因為v是一個 reflect.Value;這裡希望獲得的是它儲存的實際的值。

    我們修改前文代碼還進行驗證:

其輸出:

golang反射與反射三法則

    進一步地,我們可以修改上述關系示意圖,新圖更為簡潔優雅:

golang反射與反射三法則

3. 為了修改反射對象,其值必須可設定(To modify a reflectionobject, the value must be settable)

    反射對象可以通過SetFloat等方法設定值,通過CanSet判斷可設定性。但是這裡面有坑,有些值是不可設定的。我們還是通過一段代碼來看。

其輸出

golang反射與反射三法則

    其結果表明,反射對象v是不可設定的,如果硬要設定的話,會有panic異常。

    為什麼不能設定呢?我們可以從函數傳參的角度來思考這個問題。V := reflect.ValueOf(x),這個函數是值傳遞,即傳遞了一個x的副本到函數中,而非x本身。我們都知道,值傳遞的參數是不能被真正修改的。

    我最初還有過這樣的想法:v和x又不是一個變量,x不能被修改,但是v應該可以被修改啊。完全從形式上考慮,這樣似乎有道理。但是再多想一層,如果允許執行,雖然v可以被修改,但是卻無法更新x。也就是說,在反射值内部允許修改x的副本,但是x本身卻不會受到這個影響。這會造成混亂,并且毫無意義,是以在golang中這樣操作是非法的。

    讓我們重新用函數傳參的角度思考這個問題。如果傳遞副本不能修改,那我們就通過就傳遞指針好了。我們來試試:

golang反射與反射三法則

    還是不行。因為p的實際類型是*float64,而非float64,這樣修改相當于要直接修改位址了。

    我們可以借助Elem方法,通過指針來修改指針指向的具體值。

golang反射與反射三法則

      這樣就可以進行修改了。雖然p是不可修改的,但是v可以修改。這種方法思路上類似引用傳參,傳入位址,修改位址所指向的具體值。

參考

http://blog.golang.org/laws-of-reflection

http://www.tuicool.com/articles/VFj6ze

http://studygolang.com/articles/1468

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