大家好，我是煎魚。

Go1.18 的泛型是鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，雖然之前寫過很多篇針對泛型的一些設(shè)計(jì)和思考。但因?yàn)榉盒偷奶岚钢耙恢边€沒定型，所以就沒有寫完整介紹。

如今已經(jīng)基本成型，就由煎魚帶大家一起摸透 Go 泛型。本文內(nèi)容主要涉及泛型的 3 大核心概念，非常值得大家深入了解。

如下：

• 類型參數(shù)。
• 類型約束。
• 類型推導(dǎo)。

類型參數(shù)

類型參數(shù)，這個(gè)名詞。不熟悉的小伙伴咋一看就懵逼了。

泛型代碼是使用抽象的數(shù)據(jù)類型編寫的，我們將其稱之為類型參數(shù)。當(dāng)程序運(yùn)行通用代碼時(shí)，類型參數(shù)就會被類型參數(shù)所取代。也就是類型參數(shù)是泛型的抽象數(shù)據(jù)類型。

簡單的泛型例子：

func Print(s []T) { 
 for _, v := range s { 
  fmt.Println(v) 
 } 
} 

代碼有一個(gè) Print 函數(shù)，它打印出一個(gè)片斷的每個(gè)元素，其中片斷的元素類型，這里稱為 T，是未知的。

這里引出了一個(gè)要做泛型語法設(shè)計(jì)的點(diǎn)，那就是：T 的泛型類型參數(shù)，應(yīng)該如何定義?

在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)中，分為兩個(gè)部分：

• 類型參數(shù)列表：類型參數(shù)列表將會出現(xiàn)在常規(guī)參數(shù)的前面。為了區(qū)分類型參數(shù)列表和常規(guī)參數(shù)列表，類型參數(shù)列表使用方括號而不是小括號。
• 類型參數(shù)約束：如同常規(guī)參數(shù)有類型一樣，類型參數(shù)也有元類型，被稱為約束(后面會進(jìn)一步介紹)。

結(jié)合完整的例子如下：

// Print 可以打印任何片斷的元素。 
// Print 有一個(gè)類型參數(shù) T，并有一個(gè)單一的（非類型）的 s，它是該類型參數(shù)的一個(gè)片斷。 
func Print[T any](s []T) { 
 // do something... 
} 

在上述代碼中，我們聲明了一個(gè)函數(shù) Print，其有一個(gè)類型參數(shù) T，類型約束為 any，表示為任意的類型，作用與 interface{} 一樣。他的入?yún)⒆兞?s 是類型 T 的切片。

函數(shù)聲明完了，在函數(shù)調(diào)用時(shí)，我們需要指定類型參數(shù)的類型。如下：

Print[int]([]int{1, 2, 3}) 

在上述代碼中，我們指定了傳入的類型參數(shù)為 int，并傳入了 []int{1, 2, 3} 作為參數(shù)。

其他類型，例如 float64:

Print[float64]([]float64{0.1, 0.2, 0.3}) 

也是類似的聲明方式，照著套就好了。

類型約束

說完類型參數(shù)，我們再說說 “約束”。在所有的類型參數(shù)中都要指定類型約束，才能叫做完整的泛型。

以下分為兩個(gè)部分來具體展開講解：

• 定義函數(shù)約束。
• 定義運(yùn)算符越蘇

為什么要有類型約束

為了確保調(diào)用方能夠滿足接受方的程序訴求，保證程序中所應(yīng)用的函數(shù)、運(yùn)算符等特性能夠正常運(yùn)行。

泛型的類型參數(shù)，類型約束，相輔相成。

定義函數(shù)約束

問題點(diǎn)

我們看看 Go 官方所提供的例子：

func Stringify[T any](s []T) (ret []string) { 
 for _, v := range s { 
  ret = append(ret, v.String()) // INVALID 
 } 
 return ret 
} 

該方法的實(shí)現(xiàn)目的是：任何類型的切片都能轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的字符串切片。但程序邏輯里有一個(gè)問題，那就是他的入?yún)?T 是 any 類型，是任意類型都可以傳入。

其內(nèi)部又調(diào)用了 String 方法，自然也就會報(bào)錯(cuò)，因?yàn)橹幌袷?int、float64 等類型，就可能沒有實(shí)現(xiàn)該方法。

你說要定義有效的類型約束，那像是上面的例子，在泛型中如何實(shí)現(xiàn)呢?

要求傳入方要有內(nèi)置方法，就得定義一個(gè) interface 來約束他。

單個(gè)類型

例子如下：

type Stringer interface { 
 String() string 
} 

在泛型方法中應(yīng)用：

func Stringify[T Stringer](s []T) (ret []string) { 
 for _, v := range s { 
  ret = append(ret, v.String()) 
 } 
 return ret 
} 

再將 Stringer 類型放到原有的 any 類型處，就可以實(shí)現(xiàn)程序所需的訴求了。

多個(gè)類型

如果是多個(gè)類型約束。例子如下：

type Stringer interface { 
 String() string 
} 
 
type Plusser interface { 
 Plus(string) string 
} 
 
func ConcatTo[S Stringer, P Plusser](s []S, p []P) []string { 
 r := make([]string, len(s)) 
 for i, v := range s { 
  r[i] = p[i].Plus(v.String()) 
 } 
 return r 
} 

與常規(guī)的入?yún)?、出參類型聲明一樣的?guī)則。

定義運(yùn)算符約束

完成了函數(shù)約束的定義后，剩下一個(gè)要啃的大骨頭就是 “運(yùn)算符” 的約束了。

問題點(diǎn)

我們看看 Go 官方的例子：

func Smallest[T any](s []T) T { 
 r := s[0] // panic if slice is empty 
 for _, v := range s[1:] { 
  if v < r { // INVALID 
   r = v 
  } 
 } 
 return r 
} 

經(jīng)過上面的函數(shù)例子，我們很快能意識到這個(gè)程序根本無法運(yùn)行成功。

其入?yún)⑹?any 類型，程序內(nèi)部是按 slice 類型來獲取值，且在內(nèi)部又進(jìn)行運(yùn)算符比較，那如果真是 slice，內(nèi)部就可能每個(gè)值類型都不一樣。

如果一個(gè)是 slice，一個(gè)是 int 類型，又如何進(jìn)行運(yùn)算符的值對比?

近似元素

可能有的同學(xué)想到了重載運(yùn)算符，但...想太多了，Go 語言沒有支持的計(jì)劃。為此做了一個(gè)新的設(shè)計(jì)，那就是允許限制類型參數(shù)的類型范圍。

語法如下：

InterfaceType  = "interface" "{" {(MethodSpec | InterfaceTypeName | ConstraintElem) ";" } "}" . 
ConstraintElem = ConstraintTerm { "|" ConstraintTerm } . 
ConstraintTerm = ["~"] Type . 

例子如下：

type AnyInt interface{ ~int } 

上述聲明的類型集是 ~int，也就是所有類型為 int 的類型(如：int、int8、int16、int32、int64)都能夠滿足這個(gè)類型約束的條件。

包括底層類型是 int8 類型的，例如：

type AnyInt8 int8 

也就是在該匹配范圍內(nèi)的。

聯(lián)合元素

如果希望進(jìn)一步縮小限定類型，可以結(jié)合分隔符來使用，用法為：

type AnyInt interface{ 
 ~int8 | ~int64 
} 

就可以將類型集限定在 int8 和 int64 之中。

實(shí)現(xiàn)運(yùn)算符約束

基于新的語法，結(jié)合新的概念聯(lián)合和近似元素，可以把程序改造一下，實(shí)現(xiàn)在泛型中的運(yùn)算符的匹配。

類型約束的聲明，如下：

type Ordered interface { 
 ~int | ~int8 | ~int16 | ~int32 | ~int64 | 
  ~uint | ~uint8 | ~uint16 | ~uint32 | ~uint64 | ~uintptr | 
  ~float32 | ~float64 | 
  ~string 
} 

應(yīng)用的程序如下：

func Smallest[T Ordered](s []T) T { 
 r := s[0] // panics if slice is empty 
 for _, v := range s[1:] { 
  if v < r { 
   r = v 
  } 
 } 
 return r 
} 

確保了值均為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型后，程序就可以正常運(yùn)行了。

類型推導(dǎo)

程序員寫代碼，一定程度的偷懶是必然的。

在一定的場景下，可以通過類型推導(dǎo)來避免明確地寫出一些或所有的類型參數(shù)，編譯器會進(jìn)行自動識別。

建議復(fù)雜函數(shù)和參數(shù)能明確是最好的，否則讀代碼的同學(xué)會比較麻煩，可讀性和可維護(hù)性的保證也是工作中重要的一點(diǎn)。

參數(shù)推導(dǎo)

函數(shù)例子。如下：

func Map[F, T any](s []F, f func(F) T) []T { ... } 

公共代碼片段。如下：

var s []int 
f := func(i int) int64 { return int64(i) } 
var r []int64 

明確指定兩個(gè)類型參數(shù)。如下：

r = Map[int, int64](s, f) 

只指定第一個(gè)類型參數(shù)，變量 f 被推斷出來。如下：

r = Map[int](s, f) 

不指定任何類型參數(shù)，讓兩者都被推斷出來。如下：

r = Map(s, f) 

約束推導(dǎo)

神奇的在于，類型推導(dǎo)不僅限與此，連約束都可以推導(dǎo)。

函數(shù)例子，如下：

func Double[E constraints.Number](s []E) []E { 
 r := make([]E, len(s)) 
 for i, v := range s { 
  r[i] = v + v 
 } 
 return r 
} 

基于此的推導(dǎo)案例，如下：

type MySlice []int 
 
var V1 = Double(MySlice{1}) 

MySlice 是一個(gè) int 的切片類型別名。變量 V1 的類型編譯器推導(dǎo)后 []int 類型，并不是 MySlice。

原因在于編譯器在比較兩者的類型時(shí)，會將 MySlice 類型識別為 []int，也就是 int 類型。

要實(shí)現(xiàn) “正確” 的推導(dǎo)，需要如下定義：

type SC[E any] interface { 
 []E  
} 
 
func DoubleDefined[S SC[E], E constraints.Number](s S) S { 
 r := make(S, len(s)) 
 for i, v := range s { 
  r[i] = v + v 
 } 
 return r 
} 

基于此的推導(dǎo)案例。如下：

var V2 = DoubleDefined[MySlice, int](MySlice{1}) 

只要定義顯式類型參數(shù)，就可以獲得正確的類型，變量 V2 的類型會是 MySlice。

那如果不聲明約束呢?如下：

var V3 = DoubleDefined(MySlice{1}) 

編譯器通過函數(shù)參數(shù)進(jìn)行推導(dǎo)，也可以明確變量 V3 類型是 MySlice。

總結(jié)

今天我們在文章中給大家介紹了泛型的三個(gè)重要概念，分別是：

類型參數(shù)：泛型的抽象數(shù)據(jù)類型。

類型約束：確保調(diào)用方能夠滿足接受方的程序訴求。

類型推導(dǎo)：避免明確地寫出一些或所有的類型參數(shù)。

在內(nèi)容中也涉及到了聯(lián)合元素、近似元素、函數(shù)約束、運(yùn)算符約束等新概念。本質(zhì)上都是基于三個(gè)大概念延伸出來的新解決方法，一環(huán)扣一環(huán)。

你學(xué)會 Go 泛型了嗎，設(shè)計(jì)的如何，歡迎一起討論：)

參考

Type Parameters Proposal

Summary of Go Generics Discussions 

Go語言泛型設(shè)計(jì)