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Go语言通过反射修改变量的值

Go语言中类似 x、x.f[1] 和 *p 形式的表达式都可以表示变量,但是其它如 x + 1 和 f(2) 则不是变量。一个变量就是一个可寻址的内存空间,里面存储了一个值,并且存储的值可以通过内存地址来更新。

对于 reflect.Values 也有类似的区别。有一些 reflect.Values 是可取地址的;其它一些则不可以。考虑以下的声明语句:

x := 2 // value type variable?
a := reflect.ValueOf(2) // 2 int no
b := reflect.ValueOf(x) // 2 int no
c := reflect.ValueOf(&x) // &x *int no
d := c.Elem() // 2 int yes (x)

其中 a 对应的变量则不可取地址。因为 a 中的值仅仅是整数 2 的拷贝副本。b 中的值也同样不可取地址。c 中的值还是不可取地址,它只是一个指针 &x 的拷贝。实际上,所有通过 reflect.ValueOf(x) 返回的 reflect.Value 都是不可取地址的。但是对于 d,它是 c 的解引用方式生成的,指向另一个变量,因此是可取地址的。我们可以通过调用 reflect.ValueOf(&x).Elem(),来获取任意变量x对应的可取地址的 Value。

我们可以通过调用 reflect.Value 的 CanAddr 方法来判断其是否可以被取地址:

fmt.Println(a.CanAddr()) // "false"
fmt.Println(b.CanAddr()) // "false"
fmt.Println(c.CanAddr()) // "false"
fmt.Println(d.CanAddr()) // "true"

每当我们通过指针间接地获取的 reflect.Value 都是可取地址的,即使开始的是一个不可取地址的 Value。在反射机制中,所有关于是否支持取地址的规则都是类似的。例如,slice 的索引表达式 e[i]将隐式地包含一个指针,它就是可取地址的,即使开始的e表达式不支持也没有关系。

以此类推,reflect.ValueOf(e).Index(i) 对于的值也是可取地址的,即使原始的 reflect.ValueOf(e) 不支持也没有关系。

使用 reflect.Value 对包装的值进行修改时,需要遵循一些规则。如果没有按照规则进行代码设计和编写,轻则无法修改对象值,重则程序在运行时会发生宕机。

判定及获取元素的相关方法

使用 reflect.Value 取元素、取地址及修改值的属性方法请参考下表。

反射值对象的判定及获取元素的方法
方法名 备  注
Elem() Value 取值指向的元素值,类似于语言层*操作。当值类型不是指针或接口时发生宕 机,空指针时返回 nil 的 Value
Addr() Value 对可寻址的值返回其地址,类似于语言层&操作。当值不可寻址时发生宕机
CanAddr() bool 表示值是否可寻址
CanSet() bool 返回值能否被修改。要求值可寻址且是导出的字段

值修改相关方法

使用 reflect.Value 修改值的相关方法如下表所示。

反射值对象修改值的方法
Set(x Value) 将值设置为传入的反射值对象的值
Setlnt(x int64) 使用 int64 设置值。当值的类型不是 int、int8、int16、 int32、int64 时会发生宕机
SetUint(x uint64) 使用 uint64 设置值。当值的类型不是 uint、uint8、uint16、uint32、uint64 时会发生宕机
SetFloat(x float64) 使用 float64 设置值。当值的类型不是 float32、float64 时会发生宕机
SetBool(x bool) 使用 bool 设置值。当值的类型不是 bod 时会发生宕机
SetBytes(x []byte) 设置字节数组 []bytes值。当值的类型不是 []byte 时会发生宕机
SetString(x string) 设置字符串值。当值的类型不是 string 时会发生宕机

以上方法,在 reflect.Value 的 CanSet 返回 false 仍然修改值时会发生宕机。

在已知值的类型时,应尽量使用值对应类型的反射设置值。

值可修改条件之一:可被寻址

通过反射修改变量值的前提条件之一:这个值必须可以被寻址。简单地说就是这个变量必须能被修改。示例代码如下:
package main

import (
    "reflect"
)

func main() {

    // 声明整型变量a并赋初值
    var a int = 1024

    // 获取变量a的反射值对象
    valueOfA := reflect.ValueOf(a)

    // 尝试将a修改为1(此处会发生崩溃)
    valueOfA.SetInt(1)
}
程序运行崩溃,打印错误:

panic: reflect: reflect.Value.SetInt using unaddressable value

报错意思是:SetInt 正在使用一个不能被寻址的值。从 reflect.ValueOf 传入的是 a 的值,而不是 a 的地址,这个 reflect.Value 当然是不能被寻址的。将代码修改一下,重新运行:
package main

import (
    "fmt"
    "reflect"
)

func main() {

    // 声明整型变量a并赋初值
    var a int = 1024

    // 获取变量a的反射值对象(a的地址)
    valueOfA := reflect.ValueOf(&a)

    // 取出a地址的元素(a的值)
    valueOfA = valueOfA.Elem()

    // 修改a的值为1
    valueOfA.SetInt(1)

    // 打印a的值
    fmt.Println(valueOfA.Int())
}
代码输出如下:
1

下面是对代码的分析:
  • 第 14 行中,将变量 a 取值后传给 reflect.ValueOf()。此时 reflect.ValueOf() 返回的 valueOfA 持有变量 a 的地址。
  • 第 17 行中,使用 reflect.Value 类型的 Elem() 方法获取 a 地址的元素,也就是 a 的值。reflect.Value 的 Elem() 方法返回的值类型也是 reflect.Value。
  • 第 20 行,此时 valueOfA 表示的是 a 的值且可以寻址。使用 SetInt() 方法设置值时不再发生崩溃。
  • 第 23 行,正确打印修改的值。

提示

当 reflect.Value 不可寻址时,使用 Addr() 方法也是无法取到值的地址的,同时会发生宕机。虽然说 reflect.Value 的 Addr() 方法类似于语言层的&操作;Elem() 方法类似于语言层的*操作,但并不代表这些方法与语言层操作等效。

值可修改条件之一:被导出

结构体成员中,如果字段没有被导出,即便不使用反射也可以被访问,但不能通过反射修改,代码如下:
package main

import (
    "reflect"
)

func main() {

    type dog struct {
            legCount int
    }
    // 获取dog实例的反射值对象
    valueOfDog := reflect.ValueOf(dog{})

    // 获取legCount字段的值
    vLegCount := valueOfDog.FieldByName("legCount")

    // 尝试设置legCount的值(这里会发生崩溃)
    vLegCount.SetInt(4)
}
程序发生崩溃,报错:

panic: reflect: reflect.Value.SetInt using value obtained using unexported field

报错的意思是:SetInt() 使用的值来自于一个未导出的字段。

为了能修改这个值,需要将该字段导出。将 dog 中的 legCount 的成员首字母大写,导出 LegCount 让反射可以访问,修改后的代码如下:
type dog struct {
    LegCount int
}
然后根据字段名获取字段的值时,将字符串的字段首字母大写,修改后的代码如下:
vLegCount := valueOfDog.FieldByName("LegCount")
再次运行程序,发现仍然报错:

panic: reflect: reflect.Value.SetInt using unaddressable value

这个错误表示第 13 行构造的 valueOfDog 这个结构体实例不能被寻址,因此其字段也不能被修改。修改代码,取结构体的指针,再通过 reflect.Value 的 Elem() 方法取到值的反射值对象。修改后的完整代码如下:
package main

import (
    "reflect"
    "fmt"
)

func main() {

    type dog struct {
            LegCount int
    }
    // 获取dog实例地址的反射值对象
    valueOfDog := reflect.ValueOf(&dog{})

    // 取出dog实例地址的元素
    valueOfDog = valueOfDog.Elem()

    // 获取legCount字段的值
    vLegCount := valueOfDog.FieldByName("LegCount")

    // 尝试设置legCount的值(这里会发生崩溃)
    vLegCount.SetInt(4)

    fmt.Println(vLegCount.Int())
}
代码输出如下:
4

代码说明如下:
  • 第 11 行,将 LegCount 首字母大写导出该字段。
  • 第 14 行,获取 dog 实例指针的反射值对象。
  • 第 17 行,取 dog 实例的指针元素,也就是 dog 的实例。
  • 第 20 行,取 dog 结构体中 LegCount 字段的成员值。
  • 第 23 行,修改该成员值。
  • 第 25 行,打印该成员值。

值的修改从表面意义上叫可寻址,换一种说法就是值必须“可被设置”。那么,想修改变量值,一般的步骤是:
  1. 取这个变量的地址或者这个变量所在的结构体已经是指针类型。
  2. 使用 reflect.ValueOf 进行值包装。
  3. 通过 Value.Elem() 获得指针值指向的元素值对象(Value),因为值对象(Value)内部对象为指针时,使用 set 设置时会报出宕机错误。
  4. 使用 Value.Set 设置值。

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