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2020
08-04

golang泛型快速入门使用(go1.18及以后版本)

泛型语法

    函数名后可以附带一个方括号,包含了该函数涉及的类型参数(Type Paramters)的列表:

func F[T any](p T) { ... }

    这些类型参数可以在函数参数和函数体中(作为类型)被使用

    自定义类型也可以有类型参数列表:

type M[T any] []T

    每个类型参数对应一个类型约束,上述的 any 就是预定义的匹配任意类型的约束

    类型约束在语法上以 interface 的形式存在,在 interface 中嵌入类型 T 可以表示这个类型必须是 T:

type Integer1 interface {
   int
}

    嵌入单个类型意义不大,我们可以用 | 来描述类型的 union:

type Integer2 interface {
   int | int8 | int16 | int32 | int64
}

    ~T 语法可以表示该类型的「基础类型」是 T,比如说我们的自定义类型 type MyInt int 不满足上述的 Integer1 约束,但满足以下的约束:

type Integer3 interface {
   ~int
}

上手使用

例如,有 string->int64 和 string->float64 两类 map,我们需要对 map 的 value 求和。
 使用泛型前的代码:

package main

import "fmt"

func main() {
   ints := map[string]int64{
      "a": 1,
      "b": 2,
   }
   floats := map[string]float64{
      "a": 3.0,
      "b": 4.0,
   }
   fmt.Printf("Generic Sums: %v and %v\n",
      SumInts(ints),
      SumFloats(floats))
}

// SumInts adds together the values of m.
func SumInts(m map[string]int64) int64 {
   var s int64
   for _, v := range m {
      s += v
   }
   return s
}

// SumFloats adds together the values of m.
func SumFloats(m map[string]float64) float64 {
   var s float64
   for _, v := range m {
      s += v
   }
   return s
}

 使用泛型替换上述代码:

package main

import "fmt"

func main() {
   ints := map[string]int64{
      "a": 1,
      "b": 2,
   }
   floats := map[string]float64{
      "a": 3.0,
      "b": 4.0,
   }

   fmt.Printf("Generic Sums: %v and %v\n",
      SumIntsOrFloats(ints),
      SumIntsOrFloats(floats))
}

// SumIntsOrFloats sums the values of map m. It supports both int64 and float64 as types for map values.
func SumIntsOrFloats[K comparable, V int64 | float64](m map[K]V) V {
   var s V
   for _, v := range m {
      s += v
   }
   return s
}

代码说明:

    声明了一个 SumIntsOrFloats 函数,此函数参数类型为 map,返回值类型为 V,函数的作用是对 map 的 int64 或 float64 类型 value 求和。

    map 的 K 和 V 是泛型类型,泛型的约束写在 方括号 [ ] 中,K 具有约束 comparable(即可做 == 或 != 运算,参考 深入理解 Go Comparable Type),V 是 int64 或 float64(也相当于是对入参类型的约束)。

    当然,map 的 key 的类型也可以不一样,满足

package main

import "fmt"

func main() {
   ints := map[string]int64{
      "a": 1,
      "b": 2,
   }
   floats := map[int32]float64{
      5: 3.0,
      6: 4.0,
   }
   fmt.Printf("Generic Sums: %v and %v\n",
      SumIntsOrFloats[string, int64](ints),
      SumIntsOrFloats[int32, float64](floats))

}

// SumIntsOrFloats sums the values of map m. It supports both int64 and float64 as types for map values.
func SumIntsOrFloats[K comparable, V int64 | float64](m map[K]V) V {
   var s V
   for _, v := range m {
      s += v
   }
   return s
}

即:需要和函数定义一样写明参数类型。
 当然,此处参数类型不写也可以(可以省略,但前提是编译器可以从函数参数的类型推断类型参数

“编译器可以从函数参数的类型推断类型参数”,不太明白,哪位大佬举个例子或给个反例?

令人沮丧

泛型类型系统的不足

众多函数式特性的实现依赖于一个强大类型系统,Go 的类型系统显然不足以胜任, 在 Go 语言中引入泛型之后,类型系统有哪些水土不服的地方。

编译期类型判断

当我们在写一段泛型代码里的时候,有时候会需要根据 T 实际上的类型决定接下来的流程,可 Go 的完全没有提供在编译期操作类型的能力。运行期的 workaround 当然有,怎么做呢:将 T 转化为 interface{},然后做一次 type assertion, 比如我想实现一个通用的字符串类型到数字类型的转换函数:

type Number interface {
   int | int32 | int64 | uint32 | uint64 | float64
}

func Str2Number[N Number](strNumber string) (N, error) {
   var num N
   switch (interface{})(num).(type) {
   case int:
      cn, err := strconv.Atoi(strNumber)
      return N(cn), err
   case int32:
      cn, err := strconv.ParseInt(strNumber, 10, 32)
      return N(cn), err
   case int64:
      cn, err := strconv.ParseInt(strNumber, 10, 64)
      return N(cn), err
   case uint32:
      cn, err := strconv.ParseUint(strNumber, 10, 32)
      return N(cn), err
   case uint64:
      cn, err := strconv.ParseUint(strNumber, 10, 64)
      return N(cn), err
   case float64:
      cn, err := strconv.ParseFloat(strNumber, 64)
      return N(cn), err
   }
   return 0, nil
}

无法辨认「基础类型」

在类型约束中可以用 ~T 的语法约束所有 基础类型为 T 的类型,这是 Go 在语法层面上首次暴露出「基础类型」的概念,在之前我们只能通过 reflect.(Value).Kind 获取。而在 type assertion 和 type switch 里并没有对应的语法处理「基础类型」:

type Int interface {
   ~int | ~uint
}

func IsSigned[T Int](n T) {
   switch (interface{})(n).(type) {
   case int:
      fmt.Println("signed")
   default:
      fmt.Println("unsigned")
   }
}
func main() {
   type MyInt int
   IsSigned(1)        // Output: signed
   IsSigned(MyInt(1)) //Output: unsigned
}


乍一看很合理,MyInt 确实不是 int。那我们要如何在函数不了解 MyInt 的情况下把它当 int 处理呢, 比较抱歉的是目前在1.18中没办法对这个进行处理。

类型约束不可用于 type assertion

一个直观的想法是单独定义一个 Signed 约束,然后判断 T 是否满足 Signed:

package main

import (
   "fmt"
)

type Signed interface {
   ~int
}
type Int interface {
   ~int | ~uint
}

func IsSigned[T Int](n T) {
   if _, ok := (interface{})(n).(Signed); ok {
      fmt.Println("signed")
   } else {
      fmt.Println("unsigned")
   }
}

func main() {
   type MyInt int
   IsSigned(1)      
   IsSigned(MyInt(1)) 
}

但很可惜,类型约束不能用于 type assertion/switch,编译器报错如下:

interface contains type constraints

尽管让类型约束用于 type assertion 可能会引入额外的问题,但牺牲这个支持让 Go 的类型表达能力大大地打了折扣。

总结

    确实可以实现部分函数式特性能以更通用的方式。

    灵活度比代码生成更高 ,用法更自然,但细节上的小问题很多。

    1.18 的泛型在引入 type paramters 语法之外并没有其他大刀阔斧的改变,导致泛型和这个语言的其他部分显得有些格格不入,也使得泛型的能力受限。 至少在 1.18 里,我们要忍受泛型中存在的种种不一致。

    受制于 Go 类型系统的表达能力,我们无法表示复杂的类型约束,自然也无法实现完备的函数式特性。



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