Go言語の型と値の性質を理解する – Properties of Types and Values 備忘録

この記事は、Goの言語仕様の「Properties of types and values」を読んで学んだことを備忘録的にまとめたものです。
理解が間違っている箇所などあればご指摘いただけると幸いです。

読もうと思ったきっかけ

静的解析ツールを作成する学習を進める中で、Goの言語仕様に対する理解がまだ不足していると感じました。
一般的なパターンの検知だけでなく、あまり使われないケースや複雑な型の組み合わせにも対応するためには、型の性質や代入可能性、型同士の関係性を正確に理解する必要があります。

そのため、言語仕様を改めて読み直し、自分の中で整理する目的でこの記事を執筆しました。

型の種類

Goの型は以下のように分類されます：

• 基本型（Core Types）
  • bool、int、float64、string など、言語が提供するプリミティブ型。
• 複合型（Composite Types）
  • 配列（Array）、スライス（Slice）、マップ（Map）、構造体（Struct）など。
• インターフェース型（Interface Types）
  • インターフェースを定義する型。
• 型定義と型エイリアス
  • 新しい型を作成するための type キーワードや、既存型を参照するための型エイリアス。

Underlying Types（基底型）

Goのすべての型には「Underlying type（基底型）」があります。

基本ルール

1. 宣言済みの基本型
   Goの基本型（boolean, numeric, string）のUnderlying typeは、それ自体です。

   var b bool // Underlying type: bool
   

2. 型リテラル
   型リテラル（map、struct など）のUnderlying typeは、自分自身です。

   type MyMap map[string]int // Underlying type: map[string]int
   

3. 型定義
   型定義によって新しい型が作成されても、Underlying typeは共有されます。

   type A int  // Underlying type: int
   type B A    // Underlying type: int
   

4. 型エイリアス
   型エイリアスは元の型と完全に同一視され、Underlying typeも一致します。

   type AliasInt = int
   var a AliasInt
   var b int
   a = b // OK
   

Core Types（基本型）

Goの基本型（Core Types）は以下の通りです：

• 数値型：int、float64、complex128 など
• 論理型：bool
• 文字列型：string
• その他：uintptr

これらの型は、Goの型システムの基盤となり、特定の演算や比較で重要な役割を果たします。

Type Identity（型の識別性）

型の識別性は以下のルールに従います：

• 名前付き型と無名型
  名前付き型と無名型は、Underlying typeが同じでも異なる型として扱われます。

  type MyInt int
  var x MyInt
  var y int
  // x = y はコンパイルエラー
  

• 型リテラル
  型リテラルが同一の型と認識される条件：

  • 構造体型: フィールド名、順序、型が一致する。
  • スライス型、配列型: 要素型が一致し、配列の場合は長さも一致する。
  • マップ型: キー型と値型が一致する。
  • チャネル型: 方向と要素型が一致する。
  • インターフェース型: メソッドセットが一致する。

• インターフェース型の特例
  名前付きインターフェース型であっても、メソッドセットが一致していれば相互に代入可能です。

  type ReadWriter interface {
      Read([]byte) (int, error)
      Write([]byte) (int, error)
  }
  
  type AnotherReadWriter interface {
      Read([]byte) (int, error)
      Write([]byte) (int, error)
  }
  
  var rw ReadWriter
  var arw AnotherReadWriter
  rw = arw // OK: メソッドセットが一致している
  

Assignability（代入可能性）

型が代入可能かどうかは、次の条件に基づいて決まります：

1. インターフェース型
   インターフェースを実装している型は代入可能です。

   var w io.Writer
   w = os.Stdout // os.Stdout は io.Writer を実装している
   

2. 型エイリアス
   型エイリアスを使用すると、代入可能性が拡張されます。

3. 型アサーション
   型アサーションを使用することで、インターフェース型から具体的な型を取得できます。

   var w io.Writer = os.Stdout
   if rw, ok := w.(io.ReadWriter); ok {
       fmt.Println("w implements io.ReadWriter")
   }
   

4. 型パラメータ
   型パラメータの場合、型セットに基づいて代入可能性が判断されます。

Method Sets（メソッドセット）

型のメソッドセットは、その型に関連付けられたメソッドの集合を定義します。
メソッドセットは、特定の型でどのメソッドが利用可能かを決定します。

• 定義された型のメソッドセット
  型自体に定義されたメソッドのみが含まれます。
• ポインタ型のメソッドセット
  ポインタ型には、ポインタレシーバーおよび値レシーバーのメソッドが含まれます。

メソッドセット例

type T struct{}

func (t T) ValueMethod() {}
func (t *T) PointerMethod() {}

var v T
var p *T

v.ValueMethod()   // OK
p.PointerMethod() // OK

// 注意: 値型の変数にはポインタレシーバーのメソッドは利用不可
v.PointerMethod() // コンパイルエラー

参考記事

https://go.dev/ref/spec#Properties_of_types_and_values
https://speakerdeck.com/dqneo/go-language-underlying-type
https://zenn.dev/hsaki/articles/gospecdictionary
https://hiwane.github.io/gospec-ja/
https://zenn.dev/nobishii/articles/99a2b55e2d3e50