前言
Go 1.18 版本之後正式引入泛型,它被稱作類型參數(type parameters),本文初步介紹 Go 中泛型的使用。長期以來 go 都沒有泛型的概念,隻有接口 interface 偶爾類似的充當泛型的作用,然而接口終究無法滿足一些基本的泛型需求,比如這篇文章裡,我們會嘗試用 Go 的泛型循序漸進地實作一些常見的函數式特性,進而探索 Go 泛型的優勢和不足。
Go 1.18
在 Go1.18 可以通過如下指令安裝體驗:
go install golang.org/dl/go1.18@latest
go1.18 download
例1: 泛型版本的求和函數
import (
"golang.org/x/exp/constraints"
)
func Sum[T constraints.Integer](values ...T) T {
var sum T
for _, v := range values {
sum += v
}
return sum
}
constraints 原本是放在标準庫的包,但是近期被移除了,改到了 x/exp 中,參見 #50792
這個版本實作了對任意多個同類型的整數求和。Sum 後面的中括号 [] 内就是定義類型參數的地方,其中 T 為類型參數名,constraints.Integer 是對該類型參數的限制,即 T 應該滿足的條件,在這裡我們要求 T 是一個整數。剩下的代碼就和普通沒有泛型的代碼一緻了,隻不過後面 T 可以當作一個類型來使用。
泛型文法
- 函數名後可以附帶一個方括号,包含了該函數涉及的類型參數(Type Paramters)的清單:
func F[T any](p T) { ... }
- 這些類型參數可以在函數參數和函數體中(作為類型)被使用
- 自定義類型也可以有類型參數清單:
type M[T any] []T
- 每個類型參數對應一個類型限制,上述的 any 就是預定義的比對任意類型的限制
- 類型限制在文法上以 interface 的形式存在,在 interface 中嵌入類型 T 可以表示這個類型必須是 T:
type Integer1 interface {
int
}
- 嵌入單個類型意義不大,我們可以用 | 來描述類型的 union:
type Integer2 interface {
int | int8 | int16 | int32 | int64
}
- ~T 文法可以表示該類型的「基礎類型」是 T,比如說我們的自定義類型 type MyInt int 不滿足上述的 Integer1 限制,但滿足以下的限制:
type Integer3 interface {
~int
}
高階函數執行個體
filter 操作是高階函數的經典應用,它接受一個函數
f(func (T) bool)
和一個線性表
l([] T)
,對 l 中的每個元素應用函數
f
,如結果為
true
,則将該元素加入新的線性表裡,否則丢棄該元素,最後傳回新的線性表。
func Filter[T any](f func(T) bool, src []T) []T {
var dst []T
for _, v := range src {
if f(v) {
dst = append(dst, v)
}
}
return dst
}
func main() {
src := []int{-2, -1, -0, 1, 2}
dst := Filter(func(v int) bool { return v >= 0 }, src)
fmt.Println(dst)
}
// Output:
// [0 1 2]
讓人開心的改變 : )
實作一個三元操作
衆所周知Go語言不支援三元運算符操作,現在有了泛型,讓我們來模拟一個:
// IFF if yes return a else b
func IFF[T any](yes bool, a, b T) T {
if yes {
return a
}
return b
}
// IFN if yes return func, a() else b().
func IFN[T any](yes bool, a, b func() T) T {
if yes {
return a()
}
return b()
}
func main() {
a := -1
assert.Equal(t, utils.IFF(a > 0, a, 0), 0)
assert.Equal(t, utils.IFN(a > 0, func() int { return a }, func() int { return 0 }), 0)
}
令人沮喪 😦
泛型類型系統的不足
衆多函數式特性的實作依賴于一個強大類型系統,Go 的類型系統顯然不足以勝任, 在 Go 語言中引入泛型之後,類型系統有哪些水土不服的地方。
編譯期類型判斷
當我們在寫一段泛型代碼裡的時候,有時候會需要根據 T 實際上的類型決定接下來的流程,可 Go 的完全沒有提供在編譯期操作類型的能力。運作期的 workaround 當然有,怎麼做呢:将 T 轉化為
interface{}
,然後做一次 type assertion, 比如我想實作一個通用的字元串類型到數字類型的轉換函數:
import "strconv"
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
}
無法辨認「基礎類型」
在類型限制中可以用 ~T 的文法限制所有 基礎類型為 T 的類型,這是 Go 在文法層面上首次暴露出「基礎類型」的概念,在之前我們隻能通過 reflect.(Value).Kind 擷取。而在 type assertion 和 type switch 裡并沒有對應的文法處理「基礎類型」:
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)
IsSigned(MyInt(1))
}
// Output:
// signed
// unsigned
乍一看很合理,MyInt 确實不是 int。那我們要如何在函數不了解 MyInt 的情況下把它當 int 處理呢, 比較抱歉的是目前在1.18中沒辦法對這個進行處理。
類型限制不可用于 type assertion
一個直覺的想法是單獨定義一個 Signed 限制,然後判斷 T 是否滿足 Signed:
type Signed interface {
~int
}
func IsSigned[T Int](n T) {
if _, ok := (interface{})(n).(Signed); ok {
fmt.Println("signed")
} else {
fmt.Println("unsigned")
}
}
但很可惜,類型限制不能用于 type assertion/switch,編譯器報錯如下:
interface contains type constraints
盡管讓類型限制用于 type assertion 可能會引入額外的問題,但犧牲這個支援讓 Go 的類型表達能力大大地打了折扣。
總結
- 确實可以實作部分函數式特性能以更通用的方式。
- 靈活度比代碼生成更高 ,用法更自然,但細節上的小問題很多。
- 1.18 的泛型在引入 type paramters 文法之外并沒有其他大刀闊斧的改變,導緻泛型和這個語言的其他部分顯得有些格格不入,也使得泛型的能力受限。 至少在 1.18 裡,我們要忍受泛型中存在的種種不一緻。
- 受制于 Go 類型系統的表達能力,我們無法表示複雜的類型限制,自然也無法實作完備的函數式特性。
推廣
推廣下個人項目,目前也正在使用Go 1.18的特性也踩了很多坑:
YoyoGo is a simple, light and fast , dependency injection based micro-service framework written in Go. Support Nacos ,Consoul ,Etcd ,Eureka ,kubernetes.
https://github.com/yoyofx/yoyogo
作者:
YOYOFx
出處:https://www.cnblogs.com/maxzhang1985/p/12673160.html
版權:本文采用「署名-非商業性使用-相同方式共享 4.0 國際」知識共享許可協定進行許可。
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