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# 接口转换的原理
通过前面提到的 `iface` 的源码可以看到，实际上它包含接口的类型 `interfacetype` 和 实体类型的类型 `_type`，这两者都是 `iface` 的字段 `itab` 的成员。也就是说生成一个 `itab` 同时需要接口的类型和实体的类型。
> ->itable
当判定一种类型是否满足某个接口时，Go 使用类型的方法集和接口所需要的方法集进行匹配，如果类型的方法集完全包含接口的方法集，则可认为该类型实现了该接口。
例如某类型有 `m` 个方法，某接口有 `n` 个方法，则很容易知道这种判定的时间复杂度为 `O(mn)`，Go 会对方法集的函数按照函数名的字典序进行排序，所以实际的时间复杂度为 `O(m+n)`。
这里我们来探索将一个接口转换给另外一个接口背后的原理，当然，能转换的原因必然是类型兼容。
直接来看一个例子：
```go
package main
import "fmt"
type coder interface {
code()
run()
}
type runner interface {
run()
}
type Gopher struct {
language string
}
func (g Gopher) code() {
return
}
func (g Gopher) run() {
return
}
func main() {
var c coder = Gopher{}
var r runner
r = c
fmt.Println(c, r)
}
```
简单解释下上述代码：定义了两个 `interface`: `coder` 和 `runner`。定义了一个实体类型 `Gopher`，类型 `Gopher` 实现了两个方法，分别是 `run()` 和 `code()`。main 函数里定义了一个接口变量 `c`，绑定了一个 `Gopher` 对象，之后将 `c` 赋值给另外一个接口变量 `r` 。赋值成功的原因是 `c` 中包含 `run()` 方法。这样，两个接口变量完成了转换。
执行命令：
```
go tool compile -S ./src/main.go
```
得到 main 函数的汇编命令，可以看到： `r = c` 这一行语句实际上是调用了 `runtime.convI2I(SB)`，也就是 `convI2I` 函数，从函数名来看，就是将一个 `interface` 转换成另外一个 `interface`，看下它的源代码：
```go
func convI2I(inter *interfacetype, i iface) (r iface) {
tab := i.tab
if tab == nil {
return
}
if tab.inter == inter {
r.tab = tab
r.data = i.data
return
}
r.tab = getitab(inter, tab._type, false)
r.data = i.data
return
}
```
代码比较简单，函数参数 `inter` 表示接口类型，`i` 表示绑定了实体类型的接口，`r` 则表示接口转换了之后的新的 `iface`。通过前面的分析，我们又知道， `iface` 是由 `tab` 和 `data` 两个字段组成。所以，实际上 `convI2I` 函数真正要做的事，找到新 `interface` 的 `tab` 和 `data`，就大功告成了。
我们还知道，`tab` 是由接口类型 `interfacetype` 和 实体类型 `_type`。所以最关键的语句是 `r.tab = getitab(inter, tab._type, false)`。
因此，重点来看下 `getitab` 函数的源码，只看关键的地方：
```go
func getitab(inter *interfacetype, typ *_type, canfail bool) *itab {
// ……
// 根据 inter, typ 计算出 hash 值
h := itabhash(inter, typ)
// look twice - once without lock, once with.
// common case will be no lock contention.
var m *itab
var locked int
for locked = 0; locked < 2; locked++ {
if locked != 0 {
lock(&ifaceLock)
}
// 遍历哈希表的一个 slot
for m = (*itab)(atomic.Loadp(unsafe.Pointer(&hash[h]))); m != nil; m = m.link {
// 如果在 hash 表中已经找到了 itab（inter 和 typ 指针都相同）
if m.inter == inter && m._type == typ {
// ……
if locked != 0 {
unlock(&ifaceLock)
}
return m
}
}
}
// 在 hash 表中没有找到 itab，那么新生成一个 itab
m = (*itab)(persistentalloc(unsafe.Sizeof(itab{})+uintptr(len(inter.mhdr)-1)*sys.PtrSize, 0, &memstats.other_sys))
m.inter = inter
m._type = typ
// 添加到全局的 hash 表中
additab(m, true, canfail)
unlock(&ifaceLock)
if m.bad {
return nil
}
return m
}
```
简单总结一下：getitab 函数会根据 `interfacetype` 和 `_type` 去全局的 itab 哈希表中查找，如果能找到，则直接返回；否则，会根据给定的 `interfacetype` 和 `_type` 新生成一个 `itab`，并插入到 itab 哈希表，这样下一次就可以直接拿到 `itab`。
这里查找了两次，并且第二次上锁了，这是因为如果第一次没找到，在第二次仍然没有找到相应的 `itab` 的情况下，需要新生成一个，并且写入哈希表，因此需要加锁。这样，其他协程在查找相同的 `itab` 并且也没有找到时，第二次查找时，会被挂住，之后，就会查到第一个协程写入哈希表的 `itab`。
再来看一下 `additab` 函数的代码：
```go
// 检查 _type 是否符合 interface_type 并且创建对应的 itab 结构体 将其放到 hash 表中
func additab(m *itab, locked, canfail bool) {
inter := m.inter
typ := m._type
x := typ.uncommon()
// both inter and typ have method sorted by name,
// and interface names are unique,
// so can iterate over both in lock step;
// the loop is O(ni+nt) not O(ni*nt).
//
// inter 和 typ 的方法都按方法名称进行了排序
// 并且方法名都是唯一的。所以循环的次数是固定的
// 只用循环 O(ni+nt)，而非 O(ni*nt)
ni := len(inter.mhdr)
nt := int(x.mcount)
xmhdr := (*[1 << 16]method)(add(unsafe.Pointer(x), uintptr(x.moff)))[:nt:nt]
j := 0
for k := 0; k < ni; k++ {
i := &inter.mhdr[k]
itype := inter.typ.typeOff(i.ityp)
name := inter.typ.nameOff(i.name)
iname := name.name()
ipkg := name.pkgPath()
if ipkg == "" {
ipkg = inter.pkgpath.name()
}
for ; j < nt; j++ {
t := &xmhdr[j]
tname := typ.nameOff(t.name)
// 检查方法名字是否一致
if typ.typeOff(t.mtyp) == itype && tname.name() == iname {
pkgPath := tname.pkgPath()
if pkgPath == "" {
pkgPath = typ.nameOff(x.pkgpath).name()
}
if tname.isExported() || pkgPath == ipkg {
if m != nil {
// 获取函数地址，并加入到itab.fun数组中
ifn := typ.textOff(t.ifn)
*(*unsafe.Pointer)(add(unsafe.Pointer(&m.fun[0]), uintptr(k)*sys.PtrSize)) = ifn
}
goto nextimethod
}
}
}
// ……
m.bad = true
break
nextimethod:
}
if !locked {
throw("invalid itab locking")
}
// 计算 hash 值
h := itabhash(inter, typ)
// 加到Hash Slot链表中
m.link = hash[h]
m.inhash = true
atomicstorep(unsafe.Pointer(&hash[h]), unsafe.Pointer(m))
}
```
`additab` 会检查 `itab` 持有的 `interfacetype` 和 `_type` 是否符合，就是看 `_type` 是否完全实现了 `interfacetype` 的方法，也就是看两者的方法列表重叠的部分就是 `interfacetype` 所持有的方法列表。注意到其中有一个双层循环，乍一看，循环次数是 `ni * nt`，但由于两者的函数列表都按照函数名称进行了排序，因此最终只执行了 `ni + nt` 次，代码里通过一个小技巧来实现：第二层循环并没有从 0 开始计数，而是从上一次遍历到的位置开始。
求 hash 值的函数比较简单：
```go
func itabhash(inter *interfacetype, typ *_type) uint32 {
h := inter.typ.hash
h += 17 * typ.hash
return h % hashSize
}
```
`hashSize` 的值是 1009。
更一般的，当把实体类型赋值给接口的时候，会调用 `conv` 系列函数，例如空接口调用 `convT2E` 系列、非空接口调用 `convT2I` 系列。这些函数比较相似：
> 1. 具体类型转空接口时，\_type 字段直接复制源类型的 \_type；调用 mallocgc 获得一块新内存，把值复制进去，data 再指向这块新内存。
> 2. 具体类型转非空接口时，入参 tab 是编译器在编译阶段预先生成好的，新接口 tab 字段直接指向入参 tab 指向的 itab；调用 mallocgc 获得一块新内存，把值复制进去，data 再指向这块新内存。
> 3. 而对于接口转接口，itab 调用 getitab 函数获取。只用生成一次，之后直接从 hash 表中获取。
## 参考资料
【接口赋值、反射】
【itab】
【和 C++ 的对比】
【itab 原理】
【getitab源码说明】