背景

同事在群里发了一个GPT定位bug的case，里面有段涉及Golang type assertion的代码，我之前以为编译后的二进制文件已经没有类型信息，又觉得不可能因为Golang有反射，趁机简单探究一下原理。

问题

package main

import (
  "fmt"
)

var i interface{}

func foo(){
  i = float64(2.0)
  fmt.Print(i.(float32))
}

func main() {
  foo()
}

比如上面这段Golang代码，我们知道在运行的时候会报错

panic: interface conversion: interface {} is float64, not float32

Golang的runtime是怎么进行类型断言的？

前置知识

golang中对于空方法的interface的数据结构为eface，源码 （有方法的会使用iface）

type eface struct {
	_type *_type
	data  unsafe.Pointer
}

附上一张 “The Go Programming Language” Interface 章节的配图

_type是一个Type的指针，Type为Golang在runtime时类型的表现，拥有一个类的信息 源码

type Type struct {
	Size_       uintptr
	PtrBytes    uintptr // number of (prefix) bytes in the type that can contain pointers
	Hash        uint32  // hash of type; avoids computation in hash tables
	TFlag       TFlag   // extra type information flags
	Align_      uint8   // alignment of variable with this type
	FieldAlign_ uint8   // alignment of struct field with this type
	Kind_       uint8   // enumeration for C
	// function for comparing objects of this type
	// (ptr to object A, ptr to object B) -> ==?
	Equal func(unsafe.Pointer, unsafe.Pointer) bool
	// GCData stores the GC type data for the garbage collector.
	// If the KindGCProg bit is set in kind, GCData is a GC program.
	// Otherwise it is a ptrmask bitmap. See mbitmap.go for details.
	GCData    *byte
	Str       NameOff // string form
	PtrToThis TypeOff // type for pointer to this type, may be zero
}

汇编

对可执行文件使用objdump做反汇编，省略掉一些无关的操作，并对操作进行注释

0000000000497660 <main.foo>:
...
# 将float64的 _type* 放入main.i这个eface的_type
497681: lea    0xa6b8(%rip),%rax  # 4a1d40 <type.*+0x9d40>
497688: mov    %rax,0xb36a1(%rip)  # 54ad30 <main.i> 
...
# 把.rodata中储存2.0的指针放入main.i这个eface的data
49769c: lea    0x41135(%rip),%rax  # 4d87d8 <$f64.bfe62e42fefa39ef+0x10>
4976a3: mov    %rax,0xb368e(%rip)  # 54ad38 <main.i+0x8>

# 比较eface的_type跟float32的_type是否相等（指针是否指向同个Type）
4976aa: mov    0xb367f(%rip),%rax  # 54ad30 <main.i>
4976b1: mov    0xb3680(%rip),%rcx  # 54ad38 <main.i+0x8>
4976b8: lea    0xa641(%rip),%rdx  # 4a1d00 <type.*+0x9d00>
4976bf: nop
4976c0: cmp    %rax,%rdx

# 如果相等，跳到497733，会在后续执行runtime.panicdottypeE，输出报错信息
4976c3: jne    497733 <main.foo+0xd3>
...
49770c: callq  4911c0 <fmt.Print>
497711: mov    0x40(%rsp),%rbp
497716: add    $0x48,%rsp
49771a: retq
...
497733: mov    %rax,(%rsp)
497737: mov    %rdx,0x8(%rsp)
49773c: lea    0xda5d(%rip),%rax  # 4a51a0 <type.*+0xd1a0>
497743: mov    %rax,0x10(%rsp)
497748: callq  40a120 <runtime.panicdottypeE>
49774d: nop
49774e: callq  4625c0 <runtime.morestack_noctxt>
497753: jmpq   497660 <main.foo>

可见Golang在runtime中每一个类会有唯一的一个Type，位于.rodata区域，这也是Golang在二进制中储存类型信息的位置。

如上面例子4a1d40是float64的Type，4a1d00是float32的Type，查看.rodata可以看到如下信息，对应着上面Type的类型定义，包含48个byte。

4a1d00 04000000 00000000 00000000 00000000  ................
4a1d10 d33ec2b0 0704040d 98294c00 00000000  .>.......)L.....
4a1d20 0b874d00 00000000 dc160000 60640000  ..M.........`d..
4a1d30 00000000 00000000 10000000 00000000  ................
4a1d40 08000000 00000000 00000000 00000000  ................
4a1d50 fb7fa22e 0708080e a0294c00 00000000  .........)L.....
4a1d60 0b874d00 00000000 e7160000 a0640000  ..M..........d..
4a1d70 00000000 00000000 10000000 00000000  ................

在做类型断言的时候检查interface中_type是否与目标类型一致，如果不一致则panic。

Back to posts