自從2022年 Golang 1.18 發(fā)布至今已有一年多了，在1.18版本中增加了非常重磅的一個功能，那就是泛型！Golang官方也對泛型格外重視：
“Generics are the biggest change we’ve made to Go since the first open source release”（泛型是自第一個開源版本以來我們對 Go 所做的最大改變）

然而由于平時工作項目所用Go版本較為古老，一直沒有大范圍應(yīng)用泛型這個特性，雖然之前剛發(fā)布時就了解學(xué)習過，但是也有些模糊了，這里還是希望能夠記錄一下Golang泛型，以備后續(xù)參考，我講基于Golang官方文檔、博客、youtube演講等來進行學(xué)習。

什么是泛型

泛型是一種可以編寫?yīng)毩⒂谑褂玫奶囟愋偷拇a的方法，可以通過編寫函數(shù)或類型來使用一組類型中的任何一個。泛型為Golang增添了三個重要功能：

• 函數(shù)和類型的類型參數(shù)
• 將接口類型定義為類型集，包括沒有方法的類型。也就是我們可以定義類型集和方法集
• 類型推斷，允許函數(shù)調(diào)用時省略類型參數(shù)

我們從類型參數(shù)開始逐步了解

類型參數(shù) Type parameters

類型參數(shù)讓我們可以參數(shù)化函數(shù)或者具有類型的類型，與普通的參數(shù)列表類似，類型參數(shù)使用方括號來表示

函數(shù)中使用類型參數(shù)

這里有一個常見的取最小值函數(shù)，我們經(jīng)常會在代碼中寫（新版的Golang官方庫已經(jīng)支持了max以及min）：

func Min(x, y float64) float64 {
    if x < y {
        return x
    }
    return y
}

我們可以通過類型參數(shù)來替換 float64 類型來使這個函數(shù)更加通用，讓這個函數(shù)不僅僅適用于 float64 類型，可以這樣來做：

import "golang.org/x/exp/constraints"
func Min[T constraints.Ordered](x, y T) T {
    if x < y {
        return x
    }
    return y
}
m := Min[int](2, 3)

在這里我們使用了類型參數(shù) T 來替換 float64 類型使得函數(shù)通用，由于 T 是一個新的類型，所以我們要在 [] 中聲明它。

函數(shù)定義好后，與普通的函數(shù)調(diào)用類似，我們需要傳入函數(shù)的實參以及創(chuàng)建一個接收值來接受函數(shù)實際返回的結(jié)果，不同的是，我們需要在 [] 傳入具體的類型值，向函數(shù)提供類型參數(shù) int 成為實例化。

實例化將會分兩步進行：

• 編譯器將整個泛型函數(shù)或類型中的所有類型實參進行替換
• 編譯器驗證每個類型參數(shù)是否滿足了各自的約束

如果編譯器在第二步執(zhí)行失敗，實例化就會失敗且程序會fail。

我們也可以直接傳入類型參數(shù)來實例化函數(shù)，而不需要傳入具體實參進行實際調(diào)用，實例化過后我們就可以像普通函數(shù)調(diào)用一樣來調(diào)用這個實例化過后的函數(shù)了：

fmin := Min[float64]
m := fmin(2.71, 3.14)

類型中使用類型參數(shù)

前面是一個函數(shù)中使用類型參數(shù)的例子，還有一個在類型中使用類型參數(shù)的例子：

type Tree[T interface{}] struct {
    left, right *Tree[T]
    value       T
}
func (t *Tree[T]) Lookup(x T) *Tree[T] { ... }
var stringTree Tree[string]

這是一個通用的二叉樹類型定義，我們再次采用了類型參數(shù) T 來作為一個通用性的數(shù)據(jù)類型，這里定義了類型 Tree[T] 同時定義了它所具有的方法 Lookup(x T) *Tree[T]。

最后一行通過 var 對變量 stringTree 做了一次實例化，傳入?yún)?shù)類型為 string

類型集

func min(x,y float64)float64
func Gmin[T constraints.Ordered](x, y T) T

普通函數(shù) min() 每個參數(shù)值都有一個類型，例如min函數(shù)中，限定了 x，y 及 返回值只有在 float64 類型時才有效；而函數(shù) Gmin() 類型參數(shù)列表中每個類型參數(shù)都有一個類型，由于類型參數(shù)本身就是一種類型，因此類型參數(shù)的類型定義了類型集，這種元類型告訴了我們那些類型對該參數(shù)類型有效，因此這個元類型實際定義了類型集，我們可以稱之為類型約束。

在 Gmin() 中，類型越是是從約束包中導(dǎo)入的，這個包也是 Golang 標準庫中新增的包。這個Ordered約束描述了具有可排序值的所有類型的集合，或者換句話說，約束了能夠使用 < 運算符（或 <= 、 > 等）進行比較的類型范圍。所以只有具有可排序值的類型才能傳遞給GMin，在GMin函數(shù)體中，該類型參數(shù)的值可以用于與 < 等運算符進行比較。

接口類型定義為類型集 Type sets define by interface

在Golang中的類型約束必須是接口，接口類型可以用作值類型，也可以用作元類型。接口定義了方法，所以我們可以選擇需要存在某些方法的類型約束。但是在例子中的constraints.Ordered也是一個接口類型，并且 < 運算符也并不是一個方法，那它是如何工作的呢？

在Golang的規(guī)范中，如果我們有一個接口定義了一組方法，帶有方法 a b c，那我們就可以說接口定義了一個帶有方法 a b c 的方法集，實現(xiàn)了這些方法的每個類型也就實現(xiàn)了該接口。如圖所示，類型 P Q R 都實現(xiàn)了接口

我們可以換個角度來看待這個規(guī)范，那就是接口定義了一組類型，這些類型都要具有接口中的方法。從這個角度來看，每個接口方法集都可以延伸出無限的類型，作為接口類型集元素的任何類型都實現(xiàn)該接口。要檢查某一類型是否實現(xiàn)了接口，僅需檢查該類型是否是該類型集的元素。

通過視角的轉(zhuǎn)換，就我們的目的而言，類型集視圖比方法集視圖有一個優(yōu)勢：我們可以顯式地將類型添加到集合中，從而以新的方式控制類型集。

Golang通過對接口類型語法的擴展來實現(xiàn)這一點。在下面的示例中，我們有一個具有int\string\bool三種類型的接口示例，并且該接口定義了這三種類型的集合

實際聲明的constraints.Ordered：

package constraints
type Ordered interface {
    Integer|Float|~string
}

這表明，Ordered接口是所有 int\float\string 類型的集合，豎線"|"表示這些類型的聯(lián)合（類型集）。Ordered接口沒有定義任何方法。"~"表示我們接受任意的基礎(chǔ)類型為string的類型集，包括類型string本身以及使用定義聲明的所有類型，例如type MyString string

我們?nèi)绻朐诮涌谥幸?guī)定方法，那么仍然是向后兼容的，在1.18版本后，接口可以像之前一樣包含方法或嵌入接口，同時我們也可以嵌入非接口類型、聯(lián)合和底層類型集。

用作約束的接口可以指定名稱（例如Order），也可以是內(nèi)聯(lián)在類型參數(shù)列表中的接口，例如：

[S interface{~[]E}, E interface{}]

這里類型參數(shù)列表中有兩個類型參數(shù)，分別是 S 和 E，S定義的是一個切片類型的類型參數(shù)，其元素類型可以是任何類型，由于 interface{} 在約束時可以省略封裝，因此可以簡單寫為：

[S ~[]E, E interface{}]
// Go1.18中引入的any即為interface{}: interface{} => any
[S ~[]E, E any]

作為類型集的接口是一種新機制，是Go中類型約束的關(guān)鍵。

類型推斷 type inference

函數(shù)參數(shù)類型推斷

有了類型參數(shù)，就需要傳遞類型參數(shù)，這可能會導(dǎo)致代碼冗長

func GMin[T constraints.Ordered](x, y T) T { ... }
var a, b, m float64
m = GMin[float64](a, b) // explicit type argument

這里我們指定了實例化的參數(shù)類型 float64，實際上，編譯器可以從實參推斷出類型參數(shù)，這樣可以使代碼更為簡潔清晰：

var a, b, m float64
m = GMin(a, b) // no type argument

這種從函數(shù)參數(shù)的類型推斷出參數(shù)類型的推斷稱為函數(shù)參數(shù)類型推斷。如果推斷成功，函數(shù)就和普通函數(shù)一樣正常使用，如果不成功，編譯器會報錯，我們還是需要指定類型。

函數(shù)參數(shù)類型推斷僅適用于在函數(shù)參數(shù)中使用的類型參數(shù)，不適用于在函數(shù)結(jié)果或僅在函數(shù)體中使用的類型參數(shù)。

約束類型推斷

從一個整數(shù)切片的縮放示例看起：

// Scale returns a copy of s with each element multiplied by c.
// This implementation has a problem, as we will see.
func Scale[E constraints.Integer](s []E, c E) []E {
    r := make([]E, len(s))
    for i, v := range s {
        r[i] = v * c
    }
    return r
}

這個函數(shù)適用于所有整數(shù)類型的切片，看起來和之前的沒有什么不同，但是存在一個問題，讓我們繼續(xù)揭開這個問題：

假設(shè)我們有一個 Point 類型，它是一個 int32 類型元素的切片，同時他具有自己的一個方法 String():

type Point []int32
func (p Point) String() string {
    // Details not important.
}

這時候我們想要去放大 Point 為2倍，我們可以調(diào)用 Scale 函數(shù)：

// ScaleAndPrint doubles a Point and prints it.
func ScaleAndPrint(p Point) {
    r := Scale(p, 2)
    fmt.Println(r.String()) // DOES NOT COMPILE
}

看起來沒有什么問題，但是編譯就會報錯。

問題在于，調(diào)用 Scale() 函數(shù)后，會返回一個 []E 類型的值，由于傳入的實參類型為 int32，因此函數(shù)的實際返回值為 []int32 而不是 Point，而 []int32 類型不具有其他方法。為了解決這個問題，我們要這樣做：

// Scale returns a copy of s with each element multiplied by c.
func Scale[S ~[]E, E constraints.Integer](s S, c E) S {
    r := make(S, len(s))
    for i, v := range s {
        r[i] = v * c
    }
    return r
}

通過引入新的參數(shù)類型 S 及約束，使得返回值類型為 S 而不是 []E，函數(shù)唯一的變化為，在實際調(diào)用時傳遞 S 而不是 []E，同樣返回值會返回 type Point。

這里也就引出了約束類型推斷的概念，也就是說，我們無需通過指定約束類型來實例化調(diào)用函數(shù)，類似于：

r := Scale[Point, int32](p, 2)

編譯器可以推斷出類型參數(shù) S 是 Point。但是該函數(shù)還有一個類型參數(shù)E，實參為 2，2是一個無類型的常量，因此， 編譯器推斷出 E 的類型實參是切片的元素類型過程就是我們所說的約束類型推斷

通常情況當一個約束使用某種類型的形式時 ，其中該類型是使用其他類型參數(shù)編寫的，會用到這種應(yīng)用場景

官方建議的泛型使用時機

適用場景：

適用于任何元素類型的切片、映射和通道的函數(shù)

通過通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于通用數(shù)據(jù)（非接口類型，省去斷言）

當不同類型實現(xiàn)通用方法并且不同類型的方法實現(xiàn)看起來都一樣時

非適用場景：

僅在類型參數(shù)上調(diào)用方法時(例如io.reader)

當每種類型的公共方法的實現(xiàn)不同時 當對不同參數(shù)具有不同操作時

到此這篇關(guān)于一文帶你了解Golang中的泛型的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Golang泛型內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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