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Golang的语言特性与鸭子类型

article 2024/11/25 16:33:07

Golang的语言特性与鸭子类型

前言

什么是鸭子类型？

Suppose you see a bird walking around in a farm yard. This bird has no label that says ‘duck’. But the bird certainly looks like a duck. Also, he goes to the pond and you notice that he swims like a duck. Then he opens his beak and quacks like a duck. Well, by this time you have probably reached the conclusion that the bird is a duck, whether he’s wearing a label or not.

上述是对于鸭子类型的最有名的阐述。意思是对于事物类型的判断，不取决于事物本身预设的标签（label），而取决于判断者判断时需要用到的条件，如果事物拥有符合条件的属性，那么在判断者眼中它就是那种类型。当看到一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子，那么这只鸟就可以被称为鸭子。

在鸭子类型中，关注点在于对象的行为，能做什么；而不是关注对象所属的类型。例如，在不使用鸭子类型的语言中，我们可以编写一个函数，它接受一个类型为“鸭子”的对象，并调用它的“走”和“叫”方法。在使用鸭子类型的语言中，这样的一个函数可以接受一个任意类型的对象，并调用它的“走”和“叫”方法。如果这些需要被调用的方法不存在，那么将引发一个运行时错误。任何拥有这样的正确的“走”和“叫”方法的对象都可被函数接受的这种行为引出了以上表述，这种决定类型的方式因此得名。

在程序设计中，鸭子类型（英语：Duck typing）是动态类型和某些静态语言的一种对象推断风格。这种风格适用于动态语言(比如PHP、Python、Ruby、Typescript、Lua、JavaScript、Java、Groovy、C#等)和静态语言(比如Golang来说，静态类型语言在编译时便已确定了变量的类型，但是Golang的实现是：在编译时推断变量的类型)，支持"鸭子类型"的语言的解释器/编译器将会在解析(Parse)或编译时，推断对象的类型。

动态语言和静态语言的差别在此就有所体现。静态语言在编译期间就能发现类型不匹配的错误，不像动态语言，必须要运行到那一行代码才会报错。静态语言要求程序员在编码阶段就要按照规定来编写程序，为每个变量规定数据类型，这在某种程度上，加大了工作量，也加长了代码量。动态语言则没有这些要求，可以让人更专注在代码逻辑上。

Go 语言作为一门现代静态语言，是有后发优势的。它引入了动态语言的便利，同时又会进行静态语言的类型检查。Go 采用了折中的做法：不要求类型显示地声明实现了某个接口，只要实现了相关的方法即可，编译器就能检测到。

动态语言(python)的duck typing

假如有个叫say_quack的Python函数, 它接受一个接口参数，参数的类型不固定，只要有quack方法就可以啦。

def say_quack(duck)
    duck.quack()

class RealDcuk:
    def quack(self):
        print("quack quack")

class ToyDuck:
    def quack(self):
        print("squee squee")

duck = RealDuck()
say_quack(duck)

toyDuck = ToyDuck()
say_quack(duck)

可以看出动态语言的duck typing非常灵活方便，类型的检测和使用不依赖于编译器的静态检测，而是依赖文档、清晰的代码和测试来确保正确使用。这样其实是牺牲了安全性来换取灵活性。假设你没有认真看文档，不知道say_quack方法的duck参数是需要quack方法，你编写了一个其他类，它只有一个run方法，你把它的对象当成参数给say_quack编译时也是不会报错的。只有在运行时才会报错，这样就存在很大的安全隐患。

所以，有没有一种折中（tradeoff），兼顾这种duck typing的灵活性和静态检测的安全性呢？

go语言接口的隐式实现

假如你有个golang的接口叫Duck：

type Duck interface {
    quack()
}

任何拥有quack方法的类型，都隐式地（implicitly）实现了Duck接口，并能当做Duck接口使用。

package main
import (
    "fmt"
)

type Duck interface {
    quack()
}

type RealDuck struct {
}

func (d RealDuck) quack() {
    fmt.Println("quack quack")
}

type ToyDuck struct {
}

func (d ToyDuck) quack() {
    fmt.Println("squee squee")
}

func sayQuack(d Duck) {
    d.quack()
}
func main() {
    realDuck := RealDuck{}
    toyDuck := ToyDuck{}

    sayQuack(realDuck)

    sayQuack(toyDuck)

}