Go：反射

為什么使用反射

在編程中，有時需編寫函數統一處理多種值類型，這些類型可能無法共享同一接口、布局未知，甚至在設計函數時還不存在。

func Sprint(x interface{}) string {type stringer interface {String() string}switch x := x.(type) {case stringer:return x.String()case string:return xcase int:return strconv.Itoa(x)//...對 int16、uint32 等類型做類似的處理case bool:if x {return "true"}return "false"default:// array、chan、func、map、pointer、slice、structreturn "???"}
}

以實現類似fmt.Sprintf的Sprint函數為例，該函數接收一個參數并返回字符串。初步實現思路是：

首先判斷參數是否實現了String方法，若實現則直接調用。
然后通過switch語句判斷參數動態類型是否為基本類型（如string 、int 、bool等），針對不同基本類型進行格式化操作。如string類型直接返回原值；int類型通過strconv.Itoa轉換為字符串；bool類型根據值返回"true"或"false" 。
對于默認情況（如array 、chan 、func 、map 、pointer 、slice 、struct等類型），簡單返回"???" 。

但對于更復雜類型（如[]float64 、map[string][]string ）以及自定義類型（如url.Values ），僅靠上述分支處理會面臨問題。因為類型數量無限，難以添加所有分支；且即使添加了處理某底層類型的分支，也無法處理具有該底層類型的自定義類型，還可能因引入自定義類型處理分支導致庫的循環引用。當無法知曉未知類型的布局時，這種基于類型分支的代碼就難以繼續編寫，此時就需要借助反射機制來解決。

reflect.Type 和 reflect.Value

reflect.Type

功能與定義：reflect包提供反射功能，reflect.Type表示 Go 語言的一個類型，是有多種方法的接口，可識別類型、透視類型組成部分（如結構體字段、函數參數）。reflect.TypeOf函數接收interface{}參數，返回接口中動態類型的reflect.Type形式。

// reflect.Type相關示例
t := reflect.TypeOf(3) 
fmt.Println(t.String()) 
fmt.Println(t) var w io.Writer = os.Stdout
fmt.Println(reflect.TypeOf(w)) fmt.Printf("%T\n", 3)

示例：如reflect.TypeOf(3)返回表示int類型的reflect.Type ，fmt.Printf("%T\n", 3)內部實現就使用了reflect.TypeOf 。當變量實現接口類型轉換時，reflect.TypeOf返回具體類型而非接口類型，如var w io.Writer = os.Stdout ，reflect.TypeOf(w)返回*os.File 。

reflect.Value

功能與定義：reflect.Value可包含任意類型的值。reflect.ValueOf函數接收interface{}參數，將接口動態值以reflect.Value形式返回。

// reflect.Value相關示例
v := reflect.ValueOf(3) 
fmt.Println(v) 
fmt.Printf("%v\n", v) 
fmt.Println(v.String()) t := v.Type() 
fmt.Println(t.String()) v := reflect.ValueOf(3) 
x := v.Interface()
i := x.(int)
fmt.Printf("%d\n", i)

示例：reflect.ValueOf(3)返回包含值3的reflect.Value ，reflect.Value滿足fmt.Stringer ，但非字符串時String方法僅暴露類型，常用fmt包%v功能處理。reflect.Value的Type方法可返回其類型（reflect.Type形式），reflect.Value.Interface方法是reflect.ValueOf的逆操作，返回含相同具體值的interface{} 。

示例

// 格式化函數示例
package formatimport ("reflect""strconv"
)func Any(value interface{}) string {return formatAtom(reflect.ValueOf(value))
}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)//...為簡化起見，省略了浮點數和復數的分支...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.Interfacereturn v.Type().String() + " value"}
}

利用reflect.Value的Kind方法區分類型，編寫通用格式化函數format.Any 。format.Any調用formatAtom ，formatAtom通過switch v.Kind()判斷類型并格式化，涵蓋基礎類型（Bool 、String 、各種數字類型）、聚合類型（Array 、Struct ）、引用類型（Chan 、Func 、Ptr 、Slice 、Map ）、接口類型（Interface ）及Invalid類型。當前版本把值當作不可分割物體處理，對聚合類型和接口僅輸出類型，對引用類型輸出類型和引用地址，雖不夠理想但有進步，且對命名類型效果較好。

Display：一個遞歸的值顯示器

Display是調試工具函數，接收任意復雜值x ，輸出其完整結構及元素路徑。為避免在包 API 中暴露反射相關內容，定義未導出的display函數做遞歸處理，Display僅為簡單封裝。Display函數接收interface{}參數，內部調用display ，display使用之前定義的formatAtom函數輸出基礎值，并通過reflect.Value的方法遞歸展示復雜類型組成部分。

處理邏輯

// 主函數，用于封裝和暴露功能
func Display(name string, x interface{}) {fmt.Printf("Display %s (%T):\n", name, x)display(name, reflect.ValueOf(x))
}
// 實際遞歸處理的函數
func display(path string, v reflect.Value) {switch v.Kind() {case reflect.Invalid:fmt.Printf("%s = invalid\n", path)case reflect.Array:for i := 0; i < v.Len(); i++ {display(fmt.Sprintf("%s[%d]", path, i), v.Index(i))}case reflect.Struct:for i := 0; i < v.NumField(); i++ {fieldPath := fmt.Sprintf("%s.%s", path, v.Type().Field(i).Name)display(fieldPath, v.Field(i))}case reflect.Map:for _, key := range v.MapKeys() {display(fmt.Sprintf("%s[%s]", path, formatAtom(key)), v.MapIndex(key))}case reflect.Ptr:if v.IsNil() {fmt.Printf("%s = nil\n", path)} else {display(fmt.Sprintf("(*%s)", path), v.Elem())}case reflect.Interface:if v.IsNil() {fmt.Printf("%s = nil\n", path)} else {fmt.Printf("%s.type = %s\n", path, v.Elem().Type())display(path+".value", v.Elem())}default: // 基本類型、通道、函數fmt.Printf("%s = %s\n", path, formatAtom(v))}
}

Invalid類型：若reflect.Value是Invalid類型，輸出%s = invalid 。
數組與切片：Len方法獲取元素個數，通過Index(i)方法按索引遍歷，遞歸調用display ，在路徑后加上[i] 。
結構體：NumField()方法獲取字段數，借助reflect.Type的Field(i)獲取字段名，v.Field(i)獲取字段值，遞歸調用display ，路徑加上類似.f的字段選擇標記。
映射（map ）：MapKeys方法返回鍵的reflect.Value切片，MapIndex(key)獲取鍵對應的值，遞歸調用display ，路徑追加[key] 。
指針：Elem方法返回指針指向變量，IsNil判斷指針是否為空，為空輸出%s = nil ，非空則遞歸調用display ，路徑加*和圓括號。
接口：IsNil判斷接口是否為空，非空通過v.Elem()獲取動態值，遞歸輸出類型和值。
其他（基礎類型、通道、函數）：使用formatAtom格式化輸出。

使用 reflect.Value 來設置值

Go 語言中，x、x.f[i]、*p等表達式表示變量，可尋址存儲區域包含值且可更新；x+1、f(2)等不表示變量。reflect.Value也有可尋址之分，通過示例x := 2等變量聲明，說明reflect.ValueOf返回的一些值不可尋址（如a、b、c ），但可通過指針間接獲取可尋址的reflect.Value（如d := c.Elem() ）。可使用CanAddr方法詢問reflect.Value是否可尋址。

獲取可尋址變量

// 通過指針間接獲取可尋址的reflect.Value并更新值
x = 2
d = reflect.ValueOf(&x).Elem()
px := d.Addr().Interface().(*int)
*px = 3
fmt.Println(x) // 3

獲取可尋址的reflect.Value分三步：

調用Addr()返回含指向變量指針的Value 。
在該Value上調用Interface()返回含指針的interface{}值。
使用類型斷言將接口內容轉換為普通指針，進而更新變量。

更新變量的方式

// 直接通過可尋址的reflect.Value更新值
d.Set(reflect.ValueOf(4))
fmt.Println(x) // 4

可直接通過可尋址的reflect.Value調用Set方法更新變量，運行時Set方法檢查可賦值性，如變量類型為int ，值類型不匹配會崩潰。

// 基本類型特化的Set變種使用示例
d = reflect.ValueOf(&x).Elem()
d.SetInt(3)
fmt.Println(x) // 3

有針對基本類型的Set變種方法，如SetInt 、SetUint 、SetString 、SetFloat等，有一定容錯性，但在指向interface{}變量的reflect.Value上調用SetInt會崩潰。

反射可讀取未導出結構字段值（如os.File的fd字段），但不能更新。可尋址的reflect.Value記錄是否通過遍歷未導出字段獲得，修改其值前用CanAddr檢查不一定準確，需用CanSet方法正確報告reflect.Value是否可尋址且可更改。

顯示類型的方法

package mainimport ("fmt""reflect""strings""time"
)// Print 輸出值 x 的所有方法
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"))}
}

Print函數接收interface{}參數，通過reflect.ValueOf獲取值的reflect.Value ，再用v.Type()獲取reflect.Type 。先打印值的類型，然后遍歷類型的方法。通過v.NumMethod()獲取方法數量，v.Method(i).Type()獲取方法類型。reflect.Type和reflect.Value都有Method方法，從reflect.Type調用Method返回reflect.Method實例，描述方法名稱和類型；從reflect.Value調用Method返回reflect.Value ，代表綁定接收者的方法。最后按格式輸出方法簽名。