nil は nil

Qiita を覗いてたら

• Goのnilは(nil, nil)という(型, 値)ペアのインターフェースだと把握すれば混乱しない - Qiita

という記事を見かけた。 おそらくは nil の理解のための方便として意図的に書かれているのだろう。 それはそれで悪くないのだが，微妙に危険な香りがするので私なりの解説を記しておく。

nil は nil

たとえば fmt.Printf() 関数などで nil の型と値を取ろうとすると

fmt.Printf("Type: %T, Value: %v", nil, nil)
// Output:
// Type: <nil>, Value: <nil>

などと表示されるので，いかにも nil 型のようなものがあるように見えるが，実際にはこれは「型がない」ことを示している。 同様に値についても，厳密には nil という値ではなく「値がない」ことを示しているのだ。

「nil とは何か」をきちんと定義した文章は見かけないが， Go 言語の仕様書には，型 T の変数 x に対して

であると記されている。

Go 言語では，ある型の値が「宣言されていない」状態のことを「ゼロ値（zero value）」と呼んでいる。 たとえば int などの数値型では「ゼロ値」として数値の 0 を， bool では false を，文字列では空文字列をとる。 同じようにポインタ型や interface 型などでは nil を「ゼロ値」としましょう，ということなのである。 このように仕様として定義することで曖昧な状態を排除でき，私達ユーザは安心してその変数を使用することができるわけだ。

したがって nil は状態を表す「識別子」あるいは「表現」に過ぎず¹，それ自身は型も値も持たない²。 強いて言うなら（プログラミング言語で最も悪名高いとされる³）「null 参照」の一種だとは言えるだろう。

だから本当は

if err != nil {
    ...
}

なんかも

if !(err is nil) {
    ...
}

みたいな感じに書ければ分かりやすかったのかもしれないが，シンプルを旨とする Go 言語でそんな迂遠な表現がとられるわけもなく，敢えて「nil との同値性（equality）」という表現をとっているわけだ（偏見）。

nil と比較可能な型

nil と == または != で比較可能（comparable）な型は以下の通り（ポインタ型を除く）。

• slice 型
• map 型
• 関数型
• channel 型
• interface 型

このうち slice, map, および関数の各型は nil との同値性のみ検証できる（nil でないオブジェクト同士は単純比較できない⁴）。 また interface 型はクセが強い（笑）型なので，後述の通り，取り扱いには若干の注意が必要である。

Interface 型は，型と値への参照を属性に持つ

まずは，以下の簡単なコードを考えてみる。

package main

import (
    "fmt"
    "strconv"
)

type Binary uint64

func (i Binary) Get() uint64 {
    return uint64(i)
}

func (i Binary) String() string {
    return strconv.FormatUint(i.Get(), 2)
}

func main() {
    b := Binary(200)
    fmt.Println(b.String())
    // Output:
    // 11001000
}

変数 b を図式化してみよう⁵。 こんな感じ。

これを覚えておいてね。

ここで main() 関数の中身を以下のように変えてみる。

func main() {
    b := Binary(200)
    s := fmt.Stringer(b)
    fmt.Println(s.String())
}

ちなみに fmt.Stringer 型は以下に定義される interface 型である。

type Stringer interface {
        String() string
}

ゆえに変数 s は以下のように図式化できる。

このように interface 型は，型と値への参照を属性に持つオブジェクトとして実装されている。

interface 型では nil を「ゼロ値」とすると書いたが，そのためには「型と値」の2つの属性が共に nil でなければならない。 値（への参照）だけが nil でも型全体としては nil にならないのである。

これでハマりやすいのがエラーハンドリングである。

エラーハンドリングのハマりどころ

Go 言語の組み込み型である error は以下のように表すことができる。

// The error built-in interface type is the conventional interface for
// representing an error condition, with the nil value representing no error.
type error interface {
    Error() string
}

これを踏まえて，こんなコードを考えてみよう。

package main

import "fmt"

type ErrorObject struct{}

func (m *ErrorObject) Error() string {
    return "I'm error object."
}

func foo() *ErrorObject {
    return nil
}

func bar() error {
    return foo()
}

func main() {
    if err := bar(); err != nil {
        fmt.Printf("%#v is not nil\n", err)
    } else {
        fmt.Printf("%#v is nil\n", err)
    }
}

このコードはコンパイルエラーにならないし完全に動くが，実行結果は

(*main.ErrorObject)(nil) is not nil

となる。 前節まで読んだなら既にお分かりだろうが bar() 関数の返り値の error は *ErrorObject という型を持つため nil にならないのである。 したがって err != nil は真（true）となる。

bar() 関数の返り値を正しく評価するには Conversion 構文で型を括りだすか，いっそ foo() 関数を

func foo() error {
    return nil
}

と書き換えるかだろう。 まぁ，後者だよね。 そうすれば実行結果は

<nil> is nil

となる。

ブックマーク

• エラー・ハンドリングについて（追記あり）

参考図書

プログラミング言語Go (ADDISON-WESLEY PROFESSIONAL COMPUTING SERIES)

Alan A.A. Donovan (著), Brian W. Kernighan (著), 柴田 芳樹 (翻訳)

丸善出版 2016-06-20

単行本（ソフトカバー）

4621300253 (ASIN), 9784621300251 (EAN), 4621300253 (ISBN), 9784621300251 (ISBN)

評価     

著者のひとりは（あの「バイブル」とも呼ばれる）通称 “K&R” の K のほうである。この本は Go 言語の教科書と言ってもいいだろう。

reviewed by Spiegel on 2016-07-13 (powered by PA-APIv5)