导读 泛型,是Go语言多年来最令人兴奋和根本性的变化之一。没有泛型,很多人以此「鄙视」Go语言。当然,也有人觉得根本不需要泛型。有泛型,不代表你一定要用。平心而论,有些场景下,泛型还是很有必要和帮助的。

现在已经确认,Go1.18 正式包含泛型(Go1.17 已经可以试用,只是默认不支持,见之前的文章:扬眉吐气:刚刚,Go 已经默认支持泛型了)。

不过,不少人对泛型还是迷迷糊糊的。本文就尝试用简单的术语解释泛型相关的内容。

01 什么是泛型

Go 是一门强类型语言,意味着程序中的每个变量和值都有某种特定的类型,例如int、string 等。在函数签名中,我们需要对参数和返回值指定类型,如下所示:

func Add(a, b int) int

参数 a 和 b 的类型是 int,返回值类型也是 int,结果是 a 和 b 的和。

如果现在需要一个对两个 float64 求和的函数,怎么办?

大概率会出现类似这样的函数:

func AddFloat(a, b float64) float64

如果有更多其他的类型(比如字符串相加),可能需要写更多的对应版本函数,很不方便,也很繁琐,一堆复制粘贴的代码。

02 Go 中的泛型函数

如果有了泛型,上面的问题怎么解决呢?只需要一个函数就搞定:

func Add[T any](a, b T) T

是不是很简单?不过看着有点晕?稍微解释下:

    Add 后面的 [T any],T 表示类型的标识,any 表示 T 可以是任意类型
    a、b 和返回值的类型 T 和前面的 T 是同一个类型
    为什么用 [],而不是其他语言中的 <>,官方有过解释,大概就是 <> 会有歧义。曾经计划使用 (),因为太容易混淆,最后使用了 []。

这样就表示,a、b 和返回值可以是任意类型,但它们的类型是同一个。那具体是什么类型如何确定呢?根据调用时的实际参数决定。因此,我们现在可以这么使用:

Add(1, 2) 
Add(2.1, 3.2)

不过,这时候代码会报错。你可以本地用 Go1.17 启用泛型的方式试验,也可以使用 gotip 版本,亦或直接访问这里试验:https://go2goplay.golang.org/p/vTHnUA_8vOI

package main 
 
import ( 
 "fmt" 
) 
 
func Add[T any](a, b T) T { 
 return a + b 
} 
 
func main() { 
 fmt.Println(Add(1, 2)) 
 fmt.Println(Add(2.1, 3.2)) 
}

运行会报错:

type checking failed for main 
prog.go2:8:9: invalid operation: operator + not defined for a (variable of type parameter type T)

为什么?请看下文。

03 约束

很显然,并非所有类型都支持加法操作。因此我们需要给出约束,指定可以进行加法操作的类型。

上面代码中,我们对类型 T 使用的是 any,相当于没有进行任何约束。现在我们给一个约束:

type Addable interface { 
 type int, int8, int16, int32, int64, uint, uint8, uint16, uint32, uint64, uintptr, float32, float64, complex64, complex128, string 
}

这是新语法,叫做类型列表(type list)。

首先,Addable 重用了接口语法,即 interface 关键字,表示约束,具体约束的类型通过 type 指定,多个用逗号分隔。

现在 Add 函数中 T 的约束从 any 改为 Addable:

func Add[T Addable](a, b T "T Addable") T { 
 return a + b 
}

现在再次运行:https://go2goplay.golang.org/p/4J52QmGrc-M,发现正常了。而且还支持字符串、复数等:

Add("polaris", "xu") 

可见,约束可以是任意接口类型。(any 相当于空接口)

还有另外一种场景:可比较。比如 map 中的 key 要求是可比较的。比如下面的代码:

func findFunc[T any](a []T, v T "T any") int { 
 for i, e := range a { 
  if  e == v { 
      return i 
    } 
 } 
 return -1 
 }

T 的约束是任意类型,而实际上并非所有类型都是可比较的。怎么办?我们当然可以向上面 Addable 一样定义一个约束,但为了方便,Go 内置提供了一个 comparable 约束,表示可比较的。参考下面代码:

package main 
 
func findFunc[T comparable](a []T, v T "T comparable") int { 
 for i, e := range a { 
  if e == v { 
   return i 
  } 
 } 
 return -1 
} 
 
func main() { 
 print(findFunc([]int{1, 2, 3, 4, 5, 6}, 5)) 
}
04 constraints 包

写泛型代码时,约束挺常见。再看一个例子,从切片中找出最大值:

func Max[T any](input []T "T any") (max T) { 
    for _, v := range input { 
        if v > max { 
            max = v 
        } 
    } 
    return 
}

但运行会报错:

fmt.Println(Max([]int{1, 4, 2, 10})) 
// cannot compare v > max (operator > not defined for T) 

这时,我们自然想到使用上面 Add 函数类似的办法,自定义一个约束:Ordered,把可能的类型都列上。

type Ordered interface {
type int, int8, int16, int32, int64, uint, uint8, uint16, uint32, uint64, uintptr, float32, float64, string
}
因为这样的需求挺常见的,为了方面,官方提供了一个新包:constraints,预定义了一些约束,具体查看:https://github.com/golang/go/issues/45458。

有了它,不需要自定义这个 Ordered 约束,而是使用 constraints 包中的,即:

func Max[T constraints.Ordered](input []T "T constraints.Ordered") (max T)
05 泛型类型

上面,我们介绍了泛型函数:即函数可以接受任意类型。注意和 interface{} 这样的任意类型区分开,泛型中的类型,在函数内部并不需要做任何类型断言和反射的工作,在编译期就可以确定具体的类型。

我们知道,Go 支持自定义类型,比如标准库 sort 包中的 IntSlice:

type IntSlice []int 

此外,还有 StringSlice、Float64Slice 等,一堆重复代码。如果我们能够定义泛型类型,就不需要定义这么多不同的类型了。比如:

type Slice[T any] []T 

能看懂吧。

在使用时,针对 int 类型,就是这样:

x := Slice[int]{1, 2, 3} 

如果作为函数参数,这么使用:

func PrintSlice[T any](b Slice[T] "T any") 

如果为这个类型定义方法,则是这样:

func (b Slice[T]) Print() 

也就是说,Slice[T] 作为整体存在。

当然,泛型类型也可以做类型约束,而不是 any 类型:

type Slice[T comparable] []T
06 总结

通过本文的讲解,相信你对 Go 泛型有了一个基本的掌握。

Go1.18 会包含不少泛型相关的标准库,包括对现有标准库的泛型支持,这是目前 Go 官方的重要工作。

原文来自:https://developer.51cto.com/art/202109/684208.htm

本文地址:https://www.linuxprobe.com/basic-use-of-go-generics.html编辑:冯瑞涛,审核员:逄增宝

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