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12 反射.md

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反射

Go语言提供了一种机制，能够在运行时更新变量和检查它们的值、调用它们的方法和它们支持的内在操作，而不需要在编译时就知道这些变量的具体类型。这种机制被称为反射。反射也可以让我们将类型本身作为第一类的值类型处理。

为什么需要反射？

没有办法来检查未知类型的表示方式，这就是我们为何需要反射的原因。

reflect.Type 和 reflect.Value

反射是由 reflect 包提供的。它定义了两个重要的类型，Type 和 Value。一个 Type 表示一个Go类型。它是一个接口，接口里有许多方法来区分类型以及检查它们的组成部分，例如一个结构体的成员或一个函数的参数等。

唯一能反映 reflect.Type 实现的是接口的类型描述符，也正是这个实体标识了接口值的动态类型。

函数 reflect.TypeOf 接受任意的 interface{} 类型，并以 reflect.Type 形式返回其动态类型：

t := reflect.TypeOf(3)  // a reflect.Type
fmt.Println(t.String()) // "int"
fmt.Println(t)          // "int"

fmt.Printf 提供了一个缩写 %T 参数，内部使用 reflect.TypeOf 来输出：

fmt.Printf("%T\n", 3) // "int"

reflect 包中另一个重要的类型是 Value。一个 reflect.Value 可以装载任意类型的值。函数 reflect.ValueOf 接受任意的 interface{} 类型，并返回一个装载着其动态值的 reflect.Value。和 reflect.TypeOf 类似，reflect.ValueOf 返回的结果也是具体的类型，但是 reflect.Value 也可以持有一个接口值。

v := reflect.ValueOf(3) // a reflect.Value
fmt.Println(v)          // "3"
fmt.Printf("%v\n", v)   // "3"
fmt.Println(v.String()) // NOTE: "<int Value>"

和 reflect.Type 类似，reflect.Value 也满足 fmt.Stringer 接口，但是除非 Value 持有的是字符串，否则 String 方法只返回其类型。而使用 fmt 包的 %v 标志参数会对 reflect.Values 特殊处理。

对 Value 调用 Type 方法将返回具体类型所对应的 reflect.Type：

t := v.Type()           // a reflect.Type
fmt.Println(t.String()) // "int"

reflect.ValueOf 的逆操作是 reflect.Value.Interface 方法。它返回一个 interface{} 类型，装载着与 reflect.Value 相同的具体值：

v := reflect.ValueOf(3) // a reflect.Value
x := v.Interface()      // an interface{}
i := x.(int)            // an int
fmt.Printf("%d\n", i)   // "3"

reflect.Value 和 interface{} 都能装载任意的值。所不同的是，一个空的接口隐藏了值内部的表示方式和所有方法，因此只有我们知道具体的动态类型才能使用类型断言来访问内部的值（就像上面那样），内部值我们没法访问。相比之下，一个 Value 则有很多方法来检查其内容，无论它的具体类型是什么。

我们使用 reflect.Value 的 Kind 方法来替代之前的类型 switch。虽然还是有无穷多的类型，但是它们的 kinds 类型却是有限的：Bool、String 和 所有数字类型的基础类型；Array 和 Struct 对应的聚合类型；Chan、Func、Ptr、Slice 和 Map 对应的引用类型；interface 类型；还有表示空值的 Invalid 类型。（空的 reflect.Value 的 kind 即为 Invalid。）

gopl.io/ch12/format

package format

import (
    "reflect"
    "strconv"
)

// Any formats any value as a string.
func Any(value interface{}) string {
    return formatAtom(reflect.ValueOf(value))
}

// formatAtom formats a value without inspecting its internal structure.
func formatAtom(v reflect.Value) string {
    switch v.Kind() {
    case reflect.Invalid:
        return "invalid"
    case reflect.Int, reflect.Int8, reflect.Int16,
        reflect.Int32, reflect.Int64:
        return strconv.FormatInt(v.Int(), 10)
    case reflect.Uint, reflect.Uint8, reflect.Uint16,
        reflect.Uint32, reflect.Uint64, reflect.Uintptr:
        return strconv.FormatUint(v.Uint(), 10)
    // ...floating-point and complex cases omitted for brevity...
    case reflect.Bool:
        return strconv.FormatBool(v.Bool())
    case reflect.String:
        return strconv.Quote(v.String())
    case reflect.Chan, reflect.Func, reflect.Ptr, reflect.Slice, reflect.Map:
        return v.Type().String() + " 0x" +
            strconv.FormatUint(uint64(v.Pointer()), 16)
    default: // reflect.Array, reflect.Struct, reflect.Interface
        return v.Type().String() + " value"
    }
}

通过reflect.Value 修改值

一个变量就是一个可寻址的内存空间，里面存储了一个值，并且存储的值可以通过内存地址来更新。

对于reflect.Values也有类似的区别。有一些reflect.Values是可取地址的；其它一些则不可以。考虑以下的声明语句：

x := 2                   // value   type    variable?
a := reflect.ValueOf(2)  // 2       int     no
b := reflect.ValueOf(x)  // 2       int     no
c := reflect.ValueOf(&x) // &x      *int    no
d := c.Elem()            // 2       int     yes (x)

其中a对应的变量不可取地址。因为a中的值仅仅是整数2的拷贝副本。b中的值也同样不可取地址。c中的值还是不可取地址，它只是一个指针&x的拷贝。实际上，所有通过reflect.ValueOf(x)返回的reflect.Value都是不可取地址的。但是对于d，它是c的解引用方式生成的，指向另一个变量，因此是可取地址的。

可以通过调用reflect.ValueOf(&x).Elem()，来获取任意变量x对应的可取地址的Value。

我们可以通过调用reflect.Value的CanAddr方法来判断其是否可以被取地址：

fmt.Println(a.CanAddr()) // "false"
fmt.Println(b.CanAddr()) // "false"
fmt.Println(c.CanAddr()) // "false"
fmt.Println(d.CanAddr()) // "true"

每当我们通过指针间接地获取的reflect.Value都是可取地址的，即使开始的是一个不可取地址的Value。在反射机制中，所有关于是否支持取地址的规则都是类似的。例如，slice的索引表达式e[i]将隐式地包含一个指针，它就是可取地址的，即使开始的e表达式不支持也没有关系。以此类推，reflect.ValueOf(e).Index(i)对应的值也是可取地址的，即使原始的reflect.ValueOf(e)不支持也没有关系。

要从变量对应的可取地址的reflect.Value来访问变量需要三个步骤。

第一步是调用Addr()方法，它返回一个Value，里面保存了指向变量的指针。

然后是在Value上调用Interface()方法，也就是返回一个interface{}，里面包含指向变量的指针。

最后，如果我们知道变量的类型，我们可以使用类型的断言机制将得到的interface{}类型的接口强制转为普通的类型指针。这样我们就可以通过这个普通指针来更新变量了：

x := 2
d := reflect.ValueOf(&x).Elem()   // d refers to the variable x
px := d.Addr().Interface().(*int) // px := &x
*px = 3                           // x = 3
fmt.Println(x)                    // "3"

或者，不使用指针，而是通过调用可取地址的reflect.Value的reflect.Value.Set方法来更新对应的值：

d.Set(reflect.ValueOf(4))
fmt.Println(x) // "4"

有很多用于基本数据类型的Set方法：SetInt、SetUint、SetString和SetFloat等。

d := reflect.ValueOf(&x).Elem()
d.SetInt(3)
fmt.Println(x) // "3"

从某种程度上说，这些Set方法总是尽可能地完成任务。以SetInt为例，只要变量是某种类型的有符号整数就可以工作，即使是一些命名的类型、甚至只要底层数据类型是有符号整数就可以，而且如果对于变量类型值太大的话会被自动截断。但需要谨慎的是：对于一个引用interface{}类型的reflect.Value调用SetInt会导致panic异常，即使那个interface{}变量对于整数类型也不行。

var y interface{}
ry := reflect.ValueOf(&y).Elem()
ry.SetInt(2)                     // panic: SetInt called on interface Value
ry.Set(reflect.ValueOf(3))       // OK, y = int(3)
ry.SetString("hello")            // panic: SetString called on interface Value
ry.Set(reflect.ValueOf("hello")) // OK, y = "hello"

反射可以越过Go语言的导出规则的限制读取结构体中未导出的成员，然而，利用反射机制并不能修改这些未导出的成员：

stdout := reflect.ValueOf(os.Stdout).Elem() // *os.Stdout, an os.File var
fmt.Println(stdout.Type())                  // "os.File"
fd := stdout.FieldByName("fd")
fmt.Println(fd.Int()) // "1"
fd.SetInt(2)          // panic: unexported field

一个可取地址的reflect.Value会记录一个结构体成员是否是未导出成员，如果是的话则拒绝修改操作。因此，CanAddr方法并不能正确反映一个变量是否是可以被修改的。另一个相关的方法CanSet是用于检查对应的reflect.Value是否是可取地址并可被修改的：

fmt.Println(fd.CanAddr(), fd.CanSet()) // "true false"

获取结构体的字段标签

reflect.Type的Field方法将返回一个reflect.StructField，里面含有每个成员的名字、类型和可选的成员标签等信息。其中成员标签信息对应reflect.StructTag类型的字符串，并且提供了Get方法用于解析和根据特定key提取的子串。

fields := make(map[string]reflect.Value)
v := reflect.ValueOf(ptr).Elem() // the struct variable
for i := 0; i < v.NumField(); i++ {
    fieldInfo := v.Type().Field(i) // a reflect.StructField
    tag := fieldInfo.Tag           // a reflect.StructTag
    name := tag.Get("http")
    if name == "" {
        name = strings.ToLower(fieldInfo.Name)
    }
    fields[name] = v.Field(i)
}

显示一个类型的方法集

使用reflect.Type来打印任意值的类型和枚举它的方法：

// Print prints the method set of the value x.
func Print(x interface{}) {
    v := reflect.ValueOf(x)
    t := v.Type()
    fmt.Printf("type %s\n", t)

    for i := 0; i < v.NumMethod(); i++ {
        methType := v.Method(i).Type()
        fmt.Printf("func (%s) %s%s\n", t, t.Method(i).Name,
            strings.TrimPrefix(methType.String(), "func"))
    }
}

reflect.Type和reflect.Value都有一个叫作Method的方法。每个t.Method（i）（从reflect.Type调用）都会返回一个reflect.Method类型的实例，这个结构类型描述了这个方法的名称和类型。而每个v.Method（i）（从reflect.Value调用）都会返回一个reflect.Value，代表一个方法值，即一个已绑定接收者的方法。使用reflect.Value.Call方法可以调用Func类型的Value。