Go中必须谈论的四个迷点

很多熟悉 Go 的 程序员 们都会说到Go是一门很简单的语言，话虽如此，但实际上Go的简单是基于复杂底层的极简包装。

Go在很多地方均做了“隐式”的转换，这也就导致了很多迷惑点，本文总结了Go开发中几个令人迷惑的地方，如有不当之处请指正。

nil 究竟是什么

首先明确一点：nil是值而非类型。nil值只能赋值给slice、map、chan、interface和指针。

在Go中，任何类型都会有一个初始值。数值类型的初始值为0，slice、map、chan、interface和指针类型的初始值为nil，对于nil值的变量，我们可以简化理解为初始状态变量。

但nil在实际使用过程中，仍有不少令人迷惑的地方。

var err error
e := &err
if e != nil {
    fmt.Printf("&err is not nil:%p\n", e)
}
// 输出：&err is not nil:0xc0000301f0

err是一个接口类型的变量，其初始值为 nil ，然后对err进行取址操作会发现能成功取到地址，这就是Go和C++最大的不同之一。有C++基础的人在刚接触Go的时候，自然而然的会认为nil是个空指针类型值，上面的代码力证在Go中， nil只是一个表示初始状态的值 。

对于 slice 、 map 、 chan 、 interface ，当值为 nil 时，不具备可写性。

// 1
var s []int
fmt.Printf("%v\n", s[0])
// 输出panic

// 2
var c chan int
val := <-c
fmt.Printf("%v\n", val)
// 输出panic

// 3
var m map[int]int
m[1] = 123
// 输出panic

上面3段代码均会出现panic， 对于 slice 、 map 、 chan 类型的 nil 值变量，可以理解为可读不可写 ，只有通过 make ( new )创建的对象实例满足可写性。

接口的本质

Go官方文档中表示： interface 本身是引用类型，即接口类型本身是指针类型。

type Animal interface {
    Barking()
}

type Cat struct {
}

func (c *Cat) Barking() {
    fmt.Printf("Meow~~\n")
}

type Dog struct{}

func (d Dog) Barking() {
    fmt.Printf("W~W~W~\n")
}

Cat和Dog类型都实现了 Barking 接口，需要注意的是， Cat 是以指针接收器方式实现 Barking 接口， Dog 是以值传递方式实现 Barking 接口。在Go中， 当调用接口方法时，会自动对指针进行解引用 。下面的代码可以证明这一点：

d := &Dog{}
d.Barking()

c := Cat{}
c.Barking()
/* 输出：
 W~W~W~
 Meow~~
*/

接口的作为函数参数如何传递？

func AnimalBarking(a Animal) {
    a.Barking()
}

根据上面这段代码，如何调用 AnimalBarking 方法呢？

首先明确 Animal 是引用类型（指针），由于接口会自动对传递的指针进行解引用，所以当接口类型作为函数参数传递时，有以下规则：

AnimalBarking
AnimalBarking

下面的代码合法：

d1 := &Dog{}
AnimalBarking(d1)

d2 := Dog{}
AnimalBarking(d2)

指向接口的指针是无意义的。

接口本身是类型，接口类型在runtime中大概是这样：

type eface struct {
    _type *_type    // 8bytes
    data  unsafe.Pointer    // 8bytes
}

其中_type是实现者（即实现了接口方法的struct），data是指向实现者的指针。那么，指向接口的指针是什么？

type Handler interface {
    Func()
}

type Server struct{}

func (s *Server) Func() {
    fmt.Printf("*Server.Func\n")
}

func Func(handler *Handler) {
    handler.Func()
}

上面的代码在Go1.13下无法通过编译： handler.Func undefined (type *Handler is pointer to interface, not interface) 。

这里要清楚，指向结构的指针和指向接口的指针是两回事，接口直接存放了结构的类型信息以及结构指针。在Go中，无法为实现了接口方法的struct生成指向接口的指针并调用接口方法。

关于接口的延申阅读： Go interface

defer机制

在Go中提供 defer 这样优雅的函数退出后“收尾”操作，但很多人会忽略 defer 机制中的一点： defer 在声明时引用到的变量就已被实时编译。下面的代码：

var ErrNotFound error = errors.New("Not found")
func TestDefer1() error {
    var err error
    defer fmt.Printf("TestDefer1 err: %v\n", err)

    // ...
    err = ErrNotFound
    return err
}

/* 输出：
 TestDefer1 err: <nil>
*/

当defer声明func时，情况不一样了：

func TestDefer2() error {
    var err error
    defer func() {
        fmt.Printf("TestDefer2 err: %v\n", err)
    }()
    // ...
    err = ErrNotFound
    return err
}

/* 输出：
 TestDefer2 err: Not found
*/

所以：当defer在声明语句时引用到的变量就已被实时编译。

读写 chan 是否应该加锁

先说答案：不需要。具体原因可以从 runtime/chan.go 中知道。 chan 的原始 struct 如下：

type hchan struct {
    qcount   uint           // total data in the queue
    dataqsiz uint           // size of the circular queue
    buf      unsafe.Pointer // points to an array of dataqsiz elements
    elemsize uint16
    closed   uint32
    elemtype *_type // element type
    sendx    uint   // send index
    recvx    uint   // receive index
    recvq    waitq  // list of recv waiters
    sendq    waitq  // list of send waiters

    // lock protects all fields in hchan, as well as several
    // fields in sudogs blocked on this channel.
    //
    // Do not change another G's status while holding this lock
    // (in particular, do not ready a G), as this can deadlock
    // with stack shrinking.
    lock mutex
}

从 chan 的 struct 定义上来看，有 lock 字段，再来看看 chan 的读写实现（简化代码）：

func chanrecv(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool) (selected, received bool) {
    // ...
    lock(&c.lock)
    // ...
    unlock(&c.lock)
    // ...
}

func chansend(c *hchan, ep unsafe.Pointer, block bool, callerpc uintptr) bool {
    // ...
    lock(&c.lock)
    // ...
    unlock(&c.lock)
    // ...
}

从 chan 的实现源代码看到，其读写内部均加了锁，实际上在关闭 chan 时内部也是加锁了，所以实际应用中，多个coroutine同时读写 chan 时不需要加锁。