Go 泛型和非泛型代碼詳解
1. 開啟泛型
在 Go1.17 版本中，可以通過:
export GOFLAGS="-gcflags=-G=3"
或者在編譯運行程序時加上：
go run -gcflags=-G=3 main.go
2.無泛型代碼和泛型代碼
2.1. AddSlice
首先看現在沒有泛型的代碼：
package main
import (
"fmt"
)
func AddIntSlice(input []int, diff int) []int {
output := make([]int, 0, len(input))
for _, item := range input {
output = append(output, item+diff)
}
return output
}
func AddStrSlice(input []string, diff string) []string {
output := make([]string, 0, len(input))
for _, item := range input {
output = append(output, item+diff)
}
return output
}
func main() {
intSlice := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6}
fmt.Printf("intSlice [%+v] + 2 = [%+v]\n", intSlice, AddIntSlice(intSlice, 2))
strSlice := []string{"hi,", "hello,", "bye,"}
fmt.Printf("strSlice [%+v] + man = [%+v]\n", strSlice, AddStrSlice(strSlice, "man"))
}
//output
//intSlice [[1 2 3 4 5 6]] + 2 = [[3 4 5 6 7 8]]
//strSlice [[hi, hello, bye,]] + man = [[hi,man hello,man bye,man]]
上面沒有使用泛型的代碼中，對 intSlice 和 strSlice，需要構造兩個函數對它們進行處理；而如果後續還有 float64、uint32 等類型就需要更多地 Add...Slice 函數。
而如果使用泛型之後，這些 Add...Slice 函數就可以合並為一個函數瞭，在這個函數中，對那些可以使用 + 操作符的類型進行加操作（無論是數學的加還是字符串的連接）。
泛型代碼如下：
package main
import (
"fmt"
)
type PlusConstraint interface {
type int, string
}
func AddSlice[T PlusConstraint](input []T, diff T) []T {
output := make([]T, 0, len(input))
for _, item := range input {
output = append(output, item+diff)
}
return output
}
func main() {
intSlice := []int{1, 2, 3, 4, 5}
fmt.Printf("intSlice [%+v] + 2 = [%v]\n", intSlice, AddSlice(intSlice, 2))
strSlice := []string{"hi,", "hello,", "bye,"}
fmt.Printf("strSlice [%v] + man = [%v]\n", strSlice, AddSlice(strSlice, "man"))
}
//output
//intSlice [[1 2 3 4 5]] + 2 = [[3 4 5 6 7]]
//strSlice [[hi, hello, bye,]] + man = [[hi,man hello,man bye,man]]
是不是超級簡單，但是 AddSlice 函數中引入瞭約束的概念，即 PlusConstraint。AddSlice 的方括號中是類型參數，T 就是這個類型參數的形參，後面的 PlusConstraint 就是 T 的約束條件，意思是隻有滿足約束條件的 T 類型才可以在這個函數中使用。
AddSlice 後面圓括號中的參數是常規參數也稱為非類型參數，它們可以不制定具體類型（int、string 等），可以使用 T 來代替。
而在 AddSlice 中，對於 T 類型的值 item，它會將 item 和 diff 進行 + 操作，可能是數學上的累加，也可能是字符串的連接。
那現在你可能要問瞭，T 類型就一定是支持 + 操作符的嗎，有沒有可能是一個 struct 呢？
答案是：不可能。
前面說過，隻有滿足約束條件的 T 才可以在 AddSlice 中使用，而約束條件就是上面的 PlusConstraint。
PlusConstraint 定義的方式和接口類型的定義是一樣的，隻不過內部多瞭一行:
type int, string
這句話就是說，隻有 int、string 這兩個類型才滿足這個約束，這裡涉及到類型集的概念，後續會提到。
因此，有瞭這個約束條件，傳入到 AddSlice 的參數 input 和 diff 都是可以使用 + 操作符的。如果你的 AddSlice 函數中想傳入 float46、uint64 等類型，就在 PlusConstraint 中加上這兩個類型即可。
上面的代碼中，隻是對 int 和 string 兩種基礎類型進行約束。實際開發中，我們可能會定義自己的類型:
type MyInt int type MyStr string
那如果在 AddSlice 中使用這兩種類型可以編譯通過嗎？答案是可以的。在泛型草案中，這種情況是無法編譯通過的，需要在約束條件中添加~int | ~string，表示底層類型是 int 或 string 的類型。而在 Go1.17 中，上面的 PlusConstraint 就包括瞭 int、string、以及以這兩者為底層類型的類型。
package main
import (
"fmt"
)
type MyInt int
type MyStr string
type PlusConstraint interface {
type int, string
}
func AddSlice[T PlusConstraint](input []T, diff T) []T {
output := make([]T, 0, len(input))
for _, item := range input {
output = append(output, item+diff)
}
return output
}
func main() {
intSlice := []MyInt{1, 2, 3, 4, 5}
fmt.Printf("intSlice [%+v] + 2 = [%v]\n", intSlice, AddSlice(intSlice, 2))
strSlice := []MyStr{"hi,", "hello,", "bye,"}
fmt.Printf("strSlice [%v] + man = [%v]\n", strSlice, AddSlice(strSlice, "man"))
}
//output
//intSlice [[1 2 3 4 5]] + 2 = [[3 4 5 6 7]]
//strSlice [[hi, hello, bye,]] + man = [[hi,man hello,man bye,man]]
2.2. 帶方法的約束 StringConstraint
前面說到，約束的定義和接口很像，那如果約束中有方法呢，那不就是妥妥的接口嗎？
兩者還是有區別的：
- 接口的成員隻有方法和內嵌的接口類型
- 約束的成員有方法、內嵌約束類型、類型（int、string等）
看下面一個沒有使用泛型的例子：
package main
import (
"fmt"
)
func ConvertSliceToStrSlice(input []fmt.Stringer) []string {
output := make([]string, 0, len(input))
for _, item := range input {
output = append(output, item.String())
}
return output
}
type MyInt int
func (mi MyInt) String() string {
return fmt.Sprintf("[%d]th", mi)
}
func ConvertIntSliceToStrSlice(input []MyInt) []string {
output := make([]string, 0, len(input))
for _, item := range input {
output = append(output, item.String())
}
return output
}
type MyStr string
func (ms MyStr) String() string {
return string(ms) + "!!!"
}
func ConvertStrSliceToStrSlice(input []MyStr) []string {
output := make([]string, 0, len(input))
for _, item := range input {
output = append(output, item.String())
}
return output
}
func main() {
intSlice := []MyInt{1, 2, 3, 4}
// compile error, []MyInt not match []fmt.Stringer
//fmt.Printf("%v convert %v", intSlice, ConvertSliceToStrSlice(intSlice))
fmt.Printf("%v convertIntToStr %v \n", intSlice, ConvertIntSliceToStrSlice(intSlice))
strSlice := []MyStr{"111", "222", "333"}
fmt.Printf("%v convertStrToStr %v \n", strSlice, ConvertStrSliceToStrSlice(strSlice))
// output
//[[1]th [2]th [3]th [4]th] convertIntToStr [[1]th [2]th [3]th [4]th]
//[111!!! 222!!! 333!!!] convertStrToStr [111!!! 222!!! 333!!!]
}
上面代碼中，MyInt 和 MyStr 都實現瞭 fmt.Stringer 接口，但是兩個都無法調用 ConvertSliceToStrSlice 函數，因為它的入參是 []fmt.Stringer 類型，[]MyInt 和它不匹配，這在編譯的時候就是會報錯的，而如果我們想要把[]MyInt 轉換為 []string，就需要定義一個入參為[]MyInt 的函數，如 ConvertIntSliceToStrSlice；對於 []MyStr，則需要另一個函數。。。那明明兩者都實現瞭 fmt.Stringer，理論上應該都可以通過 ConvertSliceToStrSlice 啊，這也太反人類瞭。
哈哈，泛型實現瞭這個功能。
package main
import (
"fmt"
)
type StringConstraint interface {
String() string
}
func ConvertSliceToStrSlice[T StringConstraint](input []T) []string {
output := make([]string, 0, len(input))
for _, item := range input {
output = append(output, item.String())
}
return output
}
type MyInt int
func (mi MyInt) String() string {
return fmt.Sprintf("[%d]th", mi)
}
type MyStr string
func (ms MyStr) String() string {
return string(ms) + "!!!"
}
func main() {
intSlice := []MyInt{1, 2, 3, 4}
// compile error, []MyInt not match []fmt.Stringer
fmt.Printf("%v convert %v\n", intSlice, ConvertSliceToStrSlice(intSlice))
strSlice := []MyStr{"111", "222", "333"}
fmt.Printf("%v convert %v\n", strSlice, ConvertSliceToStrSlice(strSlice))
// output
//[[1]th [2]th [3]th [4]th] convert [[1]th [2]th [3]th [4]th]
//[111!!! 222!!! 333!!!] convert [111!!! 222!!! 333!!!]
}
簡單吧，在 StringConstraint 約束中定義一個 String() string，這樣隻要有這個方法的類型都可以作為 T 在 ConvertSliceToStrSlice 使用。在這個約束條件下，所有具有 String() string 方法的類型都可以進行轉換，但是我們如果想把約束條件定的更加苛刻，例如隻有底層類型為 int 或者 string 的類型才可以調用這個函數。 那麼我們可以進一步在 StringConstraint 中添加約束條件：
type StringConstraint interface {
type int, string
String() string
}
這樣滿足這個約束的類型集合就是底層類型是 int 或者 string，並且，具有 String() string 方法的類型。而這個類型集合就是 type int, string 的類型集合與 String() string 的類型集合的交集。具體的概念後續介紹。
這樣，MyFloat、MyUint 就無法調用 ConvertSliceToStrSlice 這個函數瞭。
package main
import (
"fmt"
)
type StringConstraint interface {
type int, string
String() string
}
func ConvertSliceToStrSlice[T StringConstraint](input []T) []string {
output := make([]string, 0, len(input))
for _, item := range input {
output = append(output, item.String())
}
return output
}
type MyFloat float64
func (mf MyFloat) String() string {
return fmt.Sprintf("%fth", mf)
}
type MyInt int
func (mi MyInt) String() string {
return fmt.Sprintf("[%d]th", mi)
}
type MyStr string
func (ms MyStr) String() string {
return string(ms) + "!!!"
}
func main() {
intSlice := []MyInt{1, 2, 3, 4}
// compile error, []MyInt not match []fmt.Stringer
fmt.Printf("%v convert %v\n", intSlice, ConvertSliceToStrSlice(intSlice))
strSlice := []MyStr{"111", "222", "333"}
fmt.Printf("%v convert %v\n", strSlice, ConvertSliceToStrSlice(strSlice))
// output
//[[1]th [2]th [3]th [4]th] convert [[1]th [2]th [3]th [4]th]
//[111!!! 222!!! 333!!!] convert [111!!! 222!!! 333!!!]
floatSlice := []MyFloat{1.1, 2.2, 3.3}
//type checking failed for main
//prog.go2:48:44: MyFloat does not satisfy StringConstraint (MyFloat or float64 not found in int, string)
fmt.Printf("%v convert %v\n", floatSlice, ConvertSliceToStrSlice(floatSlice))
}
小結：
總的來說，泛型可以簡化代碼的編寫，同時在編譯時進行類型檢查，如果類型不滿足約束，就會在編譯時報錯；這樣就避免瞭運行時不可控的錯誤瞭。
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