10分钟掌握Go泛型
admin
2024-04-12 02:03:10
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为什么需要泛型

比如现在实现一个add函数,支持int累加

func add(x, y int) int {return x + y
}

现在新增一个float32累加,如下实现

func add(x, y float32) float32 {return x + y
}

再要支持其它类型比如float/string等,应该如何做呢?

  • 每种类型定义一个函数

这是最朴素的想法,1.18之前go经常这样干,毕竟那时候go的口号是大道至简,手撸就完了!
当然,也可以结合go generate实现自动化,符合go依赖工具补充语法的设计思想。

  • 万能类型+类型断言实现通用化

1.18之前go中也很常用,interface接受所有类型,类似c++的空指针或者java中的object表达通用参数,实现一个通用函数,如下

func addGeneral(x, y interface{}) interface{} {switch ret := x.(type) {case int:return ret + y.(int)case float32:return ret + y.(float32)default:return nil}
}

这个程序可以不用重试定义多个add函数,但缺点也很明显:
1.需要添加多个类型实现
2.必须保证传入类型是符合要求的,比如addGeneral(1,"2")就会报错,也就是类型不安全
3.返回的类型也必须是interface,无法自动推断

  • 泛型实现

1.18开始引入

func addT[T int | float32](x, y T) T {return x + y
}

这里定义了int和float32的add支持,并且类型安全+返回自动推断,完美!

所以可以看到,泛型的作用在于如下

  • 通用化,同一逻辑不用重复对每个类型实现
  • 类型安全和自动推断

💡 Tips:
不是所有地方都适合用泛型,原则上避免使用泛型引入新的抽象。
一般只有类库或者明确同一逻辑需要多个类型实现时才引入。

泛型定义语法

// 声明一个带有泛型的函数
// T :
// 指类型参数,就是一个参数,代表类型
// Constraint :
// 是对类型参数T的约束,限制T的取值, 
// 可以是int、string、any等类型,any可以是任意类型的意思
// 也可以是一系列类型的组合,使用|连接 比如如上add函数定义的int |float32
// s :
// T类型的参数
func name[T {Constraint}](s T) T {}

泛型常见用法

基础类型扩展

如下,~前缀表示基础类型的扩展类型也可以支持,
对于type MyInt int MyInt类型,如上addT函数无法支持,
如下定义声明扩展类型也支持即可

func addT2[T ~int | ~int64 | ~float32 | ~float64](x, y T) T {return x + y
}

类型独立成接口

本质上,每种类型是一种接口,因此如上的泛型定义可以抽象成接口,如下定义

type Number interface {int | int64 | float32 | float64
}func addNumber[T Number](x, y T) T {return x + y
}

自定义泛型类型

如上已提到泛型类型本质是不同接口类型
除了默认类型组合,也可以自己定义接口作为类型,如下要求泛型类型必须实现fmt.Stringer接口

func makeStringT[T fmt.Stringer](x T) string {return x.String()
}

此时对于如下自定义类型,直接调用makeStringT会报错,因为MyT没有实现接口fmt.Stringer

type MyT struct {val int
}

增加如下fmt.Stringer接口实现即可满足泛型类型检查

func (t MyT) String() string {return strconv.Itoa(t.val)
}

go自带泛型类型支持

为了更好支持泛型,go标准库定义了几种常见用到的泛型接口作为自带支持

any

其实any就是interface{}别名,go标准库默认使用any替换之前的interface{}
一个常见泛型示例

func printT[T any](x T) {fmt.Println(x)
}

comparable

如下实现一个泛型比较函数

func isEqualT2[T any](x, y T) bool {if x == y {return true} else {return false}
}

编译报错-Invalid operation: x == y (the operator == is not defined on T)
因为go不允许重载运算符,这里any类型T,无法知道T类型是否实现==运算符,因此报错。

go中引入comparable预定义接口标记类型实现==运算符,可如下定义

func isEqualT[T comparable](x, y T) bool {if x == y {return true} else {return false}
}

ordered

如下实现一个泛型max函数

func maxT2[T any](x, y T) T {if x >= y {return x} else {return y}
}

编译报错-Invalid operation: x >= y (the operator >= is not defined on T)
因为go不允许重载运算符,这里any类型T,无法知道T类型是否实现>=运算符,因此报错。

go 1.18 beta1 contraints包中引入ordered,但是后续contraints被移除,原本的ordered计划后续直接引入,这里我们可以先自行定义,如下

type Ordered interface {~int | ~int8 | ~int16 | ~int32 | ~int64 |~uint | ~uint8 | ~uint16 | ~uint32 | ~uint64 | ~uintptr |~float32 | ~float64 |~string
}func maxT[T Ordered](x, y T) T {if x >= y {return x} else {return y}
}

可以看到ordered其实就是内建标准类型的集合

结构体泛型支持

和函数泛型定义类似,如下实现一个泛型栈的Pop和Push

type MyStack[T any] struct {vals []T
}func (s *MyStack[T]) Pop() (T, error) {l := len(s.vals)if l == 0 {var zero Treturn zero, errors.New("empty stack")}v := s.vals[l-1]s.vals = s.vals[:l-1]return v, nil
}func (s *MyStack[T]) Push(val T) {s.vals = append(s.vals, val)
}

注意go目前不支持结构体的方法定义泛型参数,如下

func (s *MyStack[T]) ConvertAndPush[In any](val In, f func (x In) T ) {s.vals = append(s.vals, f(val))
}

编译报错-Method cannot have type parameters

泛型注意点

如下示例,addT3不会提示语法错误,但是编译报错-untyped int constant 1000
因为前面我们提到泛型的一大作用是类型安全,这里1000超出int8范围,所以编译报错
addT4正常编译通过

func addT3[T int8](x T) T {return x + 1_000
}func addT4[T int8](x T) T {return x + 100
}

演示代码

https://gitee.com/wenzhou1219/go-in-prod/blob/master/generics/simple_test.go

参考

An Introduction to Generics in Go

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