Go泛型系列：提前掌握Go泛型的基本使用

泛型，是 Go 語言多年來最令人興奮和根本性的變化之一。沒有泛型，很多人以此「鄙視」Go 語言。當(dāng)然，也有人覺得根本不需要泛型。有泛型，不代表你一定要用。平心而論，有些場(chǎng)景下，泛型還是很有必要和幫助的。

現(xiàn)在已經(jīng)確認(rèn)，Go1.18 正式包含泛型（Go1.17 已經(jīng)可以試用，只是默認(rèn)不支持，見之前的文章：揚(yáng)眉吐氣：剛剛，Go 已經(jīng)默認(rèn)支持泛型了）。

不過，不少人對(duì)泛型還是迷迷糊糊的。本文就嘗試用簡(jiǎn)單的術(shù)語解釋泛型相關(guān)的內(nèi)容。

01 什么是泛型

Go 是一門強(qiáng)類型語言，意味著程序中的每個(gè)變量和值都有某種特定的類型，例如int、string 等。在函數(shù)簽名中，我們需要對(duì)參數(shù)和返回值指定類型，如下所示：

func Add(a, b int) int

參數(shù) a 和 b 的類型是 int，返回值類型也是 int，結(jié)果是 a 和 b 的和。

如果現(xiàn)在需要一個(gè)對(duì)兩個(gè) float64 求和的函數(shù)，怎么辦？

大概率會(huì)出現(xiàn)類似這樣的函數(shù)：

func AddFloat(a, b float64) float64

如果有更多其他的類型（比如字符串相加），可能需要寫更多的對(duì)應(yīng)版本函數(shù)，很不方便，也很繁瑣，一堆復(fù)制粘貼的代碼。

02 Go 中的泛型函數(shù)

如果有了泛型，上面的問題怎么解決呢？只需要一個(gè)函數(shù)就搞定：

func Add[T any](a, b T) T

是不是很簡(jiǎn)單？不過看著有點(diǎn)暈？稍微解釋下：

• Add 后面的 [T any]，T 表示類型的標(biāo)識(shí)，any 表示 T 可以是任意類型
• a、b 和返回值的類型 T 和前面的 T 是同一個(gè)類型
• 為什么用 []，而不是其他語言中的 <>，官方有過解釋，大概就是 <> 會(huì)有歧義。曾經(jīng)計(jì)劃使用 ()，因?yàn)樘菀谆煜詈笫褂昧?[]。

這樣就表示，a、b 和返回值可以是任意類型，但它們的類型是同一個(gè)。那具體是什么類型如何確定呢？根據(jù)調(diào)用時(shí)的實(shí)際參數(shù)決定。因此，我們現(xiàn)在可以這么使用：

Add(1, 2)
Add(2.1, 3.2)

不過，這時(shí)候代碼會(huì)報(bào)錯(cuò)。你可以本地用 Go1.17 啟用泛型的方式試驗(yàn)，也可以使用 gotip 版本，亦或直接訪問這里試驗(yàn)：https://go2goplay.golang.org/p/vTHnUA_8vOI

package main

import (
 "fmt"
)

func Add[T any](a, b T) T {
 return a + b
}

func main() {
 fmt.Println(Add(1, 2))
 fmt.Println(Add(2.1, 3.2))
}

運(yùn)行會(huì)報(bào)錯(cuò)：

type checking failed for main
prog.go2:8:9: invalid operation: operator + not defined for a (variable of type parameter type T)

為什么？請(qǐng)看下文。

03 約束

很顯然，并非所有類型都支持加法操作。因此我們需要給出約束，指定可以進(jìn)行加法操作的類型。

上面代碼中，我們對(duì)類型 T 使用的是 any，相當(dāng)于沒有進(jìn)行任何約束。現(xiàn)在我們給一個(gè)約束：

type Addable interface {
 type int, int8, int16, int32, int64, uint, uint8, uint16, uint32, uint64, uintptr, float32, float64, complex64, complex128, string
}

這是新語法，叫做類型列表（type list）。

首先，Addable 重用了接口語法，即 interface 關(guān)鍵字，表示約束，具體約束的類型通過 type 指定，多個(gè)用逗號(hào)分隔。

現(xiàn)在 Add 函數(shù)中 T 的約束從 any 改為 Addable：

func Add[T Addable](a, b T) T {
 return a + b
}

現(xiàn)在再次運(yùn)行：https://go2goplay.golang.org/p/4J52QmGrc-M，發(fā)現(xiàn)正常了。而且還支持字符串、復(fù)數(shù)等：

Add("polaris", "xu")

可見，約束可以是任意接口類型。（any 相當(dāng)于空接口）

還有另外一種場(chǎng)景：可比較。比如 map 中的 key 要求是可比較的。比如下面的代碼：

func findFunc[T any](a []T, v T) int {
 for i, e := range a {
  if  e == v {
      return i
    }
 }
 return -1
 }

T 的約束是任意類型，而實(shí)際上并非所有類型都是可比較的。怎么辦？我們當(dāng)然可以向上面 Addable 一樣定義一個(gè)約束，但為了方便，Go 內(nèi)置提供了一個(gè) comparable 約束，表示可比較的。參考下面代碼：

package main

func findFunc[T comparable](a []T, v T) int {
 for i, e := range a {
  if e == v {
   return i
  }
 }
 return -1
}

func main() {
 print(findFunc([]int{1, 2, 3, 4, 5, 6}, 5))
}

04 constraints 包

寫泛型代碼時(shí)，約束挺常見。再看一個(gè)例子，從切片中找出最大值：

func Max[T any](input []T) (max T) {
    for _, v := range input {
        if v > max {
            max = v
        }
    }
    return
}

但運(yùn)行會(huì)報(bào)錯(cuò)：

fmt.Println(Max([]int{1, 4, 2, 10}))
// cannot compare v > max (operator > not defined for T)

這時(shí)，我們自然想到使用上面 Add 函數(shù)類似的辦法，自定義一個(gè)約束：Ordered，把可能的類型都列上。

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

因?yàn)檫@樣的需求挺常見的，為了方面，官方提供了一個(gè)新包：constraints，預(yù)定義了一些約束，具體查看：https://github.com/golang/go/issues/45458。

有了它，不需要自定義這個(gè) Ordered 約束，而是使用 constraints 包中的，即：

func Max[T constraints.Ordered](input []T) (max T)

05 泛型類型

上面，我們介紹了泛型函數(shù)：即函數(shù)可以接受任意類型。注意和 interface{} 這樣的任意類型區(qū)分開，泛型中的類型，在函數(shù)內(nèi)部并不需要做任何類型斷言和反射的工作，在編譯期就可以確定具體的類型。

我們知道，Go 支持自定義類型，比如標(biāo)準(zhǔn)庫 sort 包中的 IntSlice：

type IntSlice []int

此外，還有 StringSlice、Float64Slice 等，一堆重復(fù)代碼。如果我們能夠定義泛型類型，就不需要定義這么多不同的類型了。比如：

type Slice[T any] []T

能看懂吧。

在使用時(shí)，針對(duì) int 類型，就是這樣：

x := Slice[int]{1, 2, 3}

如果作為函數(shù)參數(shù)，這么使用：

func PrintSlice[T any](b Slice[T])

如果為這個(gè)類型定義方法，則是這樣：

func (b Slice[T]) Print()

也就是說，Slice[T] 作為整體存在。

當(dāng)然，泛型類型也可以做類型約束，而不是 any 類型：

type Slice[T comparable] []T

06 總結(jié)

通過本文的講解，相信你對(duì) Go 泛型有了一個(gè)基本的掌握。

Go1.18 會(huì)包含不少泛型相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)庫，包括對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)庫的泛型支持，這是目前 Go 官方的重要工作。

今天開一個(gè)頭，后續(xù)會(huì)不斷分享 Go 泛型更多的內(nèi)容，大家一起提前掌握 Go 泛型。