【零基础入门Go语言】struct 和 interface：Go语言是如何实现继承的？

提到面向对象编程中的继承，许多人脑海中可能会浮现出 Java、C++ 等语言中那一套熟悉的类继承体系。然而，Go 语言作为一门别具一格的编程语言，并没有遵循传统的继承模式。那么，在 Go 语言的世界里，它是怎样实现类似于继承的功能，让代码变得更加高效和灵活的呢？这就不得不深入探讨 Go 语言中的 struct 和 interface 了。接下来，就让我们一同开启这段探索之旅。

结构体

结构体(Struct)是一种聚合类型，里面可以包含任意类型的值，这些值就是我们定义的结构体的成员，也称为字段。在 Go语言中，要自定义一个结构体，需要使用 type+struct 关键字组合。

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type person struct {
	name string
	age int
}

// 通用格式
type structName struct {
	fieldName typeName
}

在定义结构体时，字段的声明方法与平时声明一个变量是一样的，都是变量名在前，类型在后，只不过在结构体中，变量名称为成员名或字段名。

结构体的成员字段并不是必需的，也可以一个字段都没有，这种结构体称为空结构体。空结构体在 Go语言中是一个比较神奇且全能的存在，我们在实际开发时经常会用到这个东西，后面会专门做内容讲解空结构体的相关点。

结构体也是一种类型，所以对于以后自定义的结构体，我会称为某结构体或某类型，两者是一个意思。比如person结构体和person类型其实是一个意思。

定义好结构体后就可以使用它了，因为它是一个聚合类型，所以可以比普通的类型携带更多数据。

声明和使用

结构体类型也可以使用与普通的字符串、整型一样的方式进行声明和初始化。

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// 完整声明
// 声明后未初始化时，默认会使用结构体里字段的零值。
var p person

// 简短声明
p := person{"随便寻个地方", 22}

采用字面量初始化结构体时，初始化值的顺序很重要，必须与字段定义的顺序一致。那么是否可以不按照顺序初始化呢？当然可以，只不过需要指出字段名称。

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p := person{age:22, name:"随便寻个地方"}

当然你也可以只初始化字段age，字段name使用默认的零值，如下面的代码所示，仍然可以编译通过。

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p := person{age:22}

声明了一个结构体变量后就可以使用它了。在Go语言中，访问一个结构体的字段与调用一个类型的方法一样，都是使用点操作符 "."。

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fmt.Println(p.name, p.age)

结构体中的字段

结构体的字段可以是任意类型，包括自定义的结构体类型，比如下面的代码：

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type person struct {
	name string
	age int
	addr address
}

type address struct {
	province string
	city string
}

通过这种方式，用代码描述现实中的实体会更匹配，复用程度也更高。对于嵌套结构体字段的结构体，其初始化与正常的结构体大同小异，只需要根据字段对应的类型初始化即可。

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p:=person{
	age:30,
    name:"飞雪无情",
    addr:address{
        province: "北京",
        city:     "北京",
    },
}

如果需要访问结构体最里层的 province 字段的值，同样也可以使用点操作符，只不过需要使用两个点。

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// 第一个点获取 addr，第二个点获取 addr 的 province。
fmt.Println(p.addr.province)

接口

接口是和调用方的一种约定，它是一个高度抽象的类型，不用和具体的实现细节绑定在一起。接口要做的是定义好约定，告诉调用方自己可以做什么，但不用知道它的内部实现，这和我们见到的具体的类型如 int、map、slice 等不一样。

接口的定义和结构体稍微有些差别，虽然都以 type关键字开始，但接口的关键字是 interface，表示自定义的类型是一个接口。也就是说 Stringer 是一个接口，它有一个方法 String() string。

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type Stringer interface {
    String() string
}

针对 Stringer 接口来说，它会告诉调用者可以通过它的 String() 方法获取一个字符串，这就是接口的约定。至于这个字符串怎么获得的，长什么样，接口不关心，调用者也不用关心，因为这些是由接口实现者来做的。

接口的实现

接口的实现者必须是一个具体的类型，继续以 person 结构体为例，让它来实现 Stringer 接口。

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func (p person) String()  string{
    return fmt.Sprintf("the name is %s,age is %d",p.name,p.age)
}

给结构体类型 person 定义一个方法，这个方法和接口里方法的签名（名称、参数和返回值）一样，这样结构体 person 就实现了 Stringer 接口。

注意：如果一个接口有多个方法，那么需要实现接口的每个方法才算是实现了这个接口。

实现了 Stringer 接口后就可以使用了。

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func printString(s fmt.Stringer){
    fmt.Println(s.String())
}

这个被定义的函数 printString，它接收一个 Stringer 接口类型的参数，然后打印出 Stringer 接口的 String 方法返回的字符串。

printString 这个函数的优势就在于它是面向接口编程的，只要一个类型实现了 Stringer 接口，都可以打印出对应的字符串，而不用管具体的类型实现。

因为 person 实现了 Stringer 接口，所以变量 p 可以作为函数 printString 的参数，可以用如下方式打印：

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printString(p)

结果为：

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the name is 随便寻个地方,age is 22

现在让结构体 address 也实现 Stringer 接口，如下面的代码所示：

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func (addr address) String()  string{
    return fmt.Sprintf("the addr is %s%s",addr.province,addr.city)
}

因为结构体 address 也实现了 Stringer 接口，所以 printString 函数不用做任何改变，可以直接被使用，打印出地址。

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printString(p.addr)
//输出：the addr is 北京北京

这就是面向接口的好处，只要定义和调用双方满足约定，就可以使用，而不用管具体实现。接口的实现者也可以更好的升级重构，而不会有任何影响，因为接口约定没有变。

值接收者和指针接收者

我们已经知道，如果要实现一个接口，必须实现这个接口提供的所有方法，而且在上一章讲解方法的时候，我们也知道定义一个方法，有值类型接收者和指针类型接收者两种。二者都可以调用方法，因为Go语言编译器自动做了转换，所以值类型接收者和指针类型接收者是等价的。但是在接口的实现中，值类型接收者和指针类型接收者不一样，下面我会详细分析二者的区别。

在上一小节中，已经验证了结构体类型实现了Stringer接口，那么结构体对应的指针是否也实现了该接口呢？我通过下面这个代码进行测试：

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printString(&p)

测试后会发现，把变量 p 的指针作为实参传给 printString 函数也是可以的，编译运行都正常。这就证明了以值类型接收者实现接口的时候，不管是类型本身，还是该类型的指针类型，都实现了该接口。

示例中值接收者(p person)实现了 Stringer 接口，那么类型 person 和它的指针类型 *person 就都实现了 Stringer 接口。

现在，我把接收者改成指针类型，如下代码所示：

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func (p *person) String()  string{
    return fmt.Sprintf("the name is %s,age is %d",p.name,p.age)
}

修改成指针类型接收者后会发现，示例中这行printString§代码编译不通过，提示如下错误：

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./main.go:17:13: cannot use p (type person) as type fmt.Stringer in argument to printString:
    person does not implement fmt.Stringer (String method has pointer receiver)

意思就是类型 person 没有实现 Stringer 接口。这就证明了以指针类型接收者实现接口的时候，只有对应的指针类型才被认为实现了该接口。

我用如下表格为你总结这两种接收者类型的接口实现规则：

方法接收者	实现接口的类型
(p person)	person 和 *person
(p *person)	*person

当值类型作为接收者时，person 类型和 *person 类型都实现了该接口。
当指针类型作为接收者时，只有 *person 类型实现了该接口。

可以发现，实现接口的类型都有 *person ，这也表明指针类型比较万能，不管哪一种接收者，它都能实现该接口。

继承和组合

在 Go语言中没有继承的概念，所以结构体、接口之间也没有父子关系，Go语言提倡的是组合，利用组合达到代码复用的目的，这也更灵活。

我们以 Go 语言 io 标准包自带的接口为例，讲解类型的组合（也可以称之为嵌套）。

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type Reader interface {
    Read(p []byte) (n int, err error)
}

type Writer interface {
    Write(p []byte) (n int, err error)
}

//ReadWriter是Reader和Writer的组合
type ReadWriter interface {
    Reader
    Writer
}

ReadWriter 接口就是 Reader 和 Writer 的组合，组合后，ReadWriter 接口具有 Reader 和 Writer 中的所有方法，这样新接口 ReadWriter 就不用定义自己的方法了，组合 Reader 和 Writer 的就可以了。

不止接口可以组合，结构体也可以组合，现在把 address 结构体组合到结构体 person 中，而不是当成一个字段。

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type person struct {
    name string
    age uint
    address
}

直接把结构体类型放进来，就是组合，不需要字段名。组合后，被组合的 address 称为内部类型，person 称为外部类型。修改了 person 结构体后，声明和使用也需要一起修改。

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p:=person{
        age:30,
        name:"飞雪无情",
        address:address{
            province: "北京",
            city:     "北京",
        },
    }
//像使用自己的字段一样，直接使用
fmt.Println(p.province)

因为 person 组合了 address，所以 address 的字段就像 person 自己的一样，可以直接使用。

类型组合后，外部类型不仅可以使用内部类型的字段，也可以使用内部类型的方法，就像使用自己的方法一样。如果外部类型定义了和内部类型同样的方法，那么外部类型的会覆盖内部类型，这就是方法的覆写。关于方法的覆写，这里不再进行举例，你可以自己试一下。

小提示：方法覆写不会影响内部类型的方法实现。

类型断言

有了接口和实现接口的类型，就会有类型断言。类型断言用来判断一个接口的值是否是实现该接口的某个具体类型。

还是以我们上面小节的示例演示，我们先来回忆一下它们，如下所示：

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func (p *person) String()  string{
    return fmt.Sprintf("the name is %s,age is %d",p.name,p.age)
}

func (addr address) String()  string{
    return fmt.Sprintf("the addr is %s%s",addr.province,addr.city)
}

可以看到，*person 和 address 都实现了接口 Stringer，然后我通过下面的示例讲解类型断言：

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var s fmt.Stringer
s = p1
p2 := s.(*person)
fmt.Println(p2)

如上所示，接口变量 s 称为接口 fmt.Stringer 的值，它被 p1 赋值。然后使用类型断言表达式 s.(*person)，尝试返回一个 p2。如果接口的值 s 是一个 *person，那么类型断言正确，可以正常返回 p2。如果接口的值 s 不是一个 *person，那么在运行时就会抛出异常，程序终止运行。

小提示：这里返回的 p2 已经是 *person 类型了，也就是在类型断言的时候，同时完成了类型转换。

在上面的示例中，因为 s 的确是一个 *person，所以不会异常，可以正常返回 p2。但是如果我再添加如下代码，对 s 进行 address 类型断言，就会出现一些问题：

go 复制代码

a:=s.(address)
fmt.Println(a)

这个代码在编译的时候不会有问题，因为 address 实现了接口 Stringer，但是在运行的时候，会抛出如下异常信息：

go 复制代码

panic: interface conversion: fmt.Stringer is *main.person, not main.address

这显然不符合我们的初衷，我们本来想判断一个接口的值是否是某个具体类型，但不能因为判断失败就导致程序异常。考虑到这点，Go 语言为我们提供了类型断言的多值返回，如下所示：

go 复制代码

a,ok:=s.(address)
if ok {
    fmt.Println(a)
}else {
    fmt.Println("s不是一个address")
}

类型断言返回的第二个值 "ok" 就是断言是否成功的标志，如果为 true 则成功，否则失败。

总结

这节课虽然只讲了结构体和接口，但是所涉及的知识点很多，并且非常杂乱，需要深入地学习。且由于涉及到面向对象相关的内容，在面试的时候很有可能会被问到一些比较复杂的问题，这些在后面都会一一讲解。

结构体是对现实世界的描述，接口是对某一类行为的规范和抽象。通过它们，我们可以实现代码的抽象和复用，同时可以面向接口编程，把具体实现细节隐藏起来，让写出来的代码更灵活，适应能力也更强。