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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