Go1.18版本泛型详解

1. 泛型简介

今天是2021年12月16日, 前天, 也就是14号, Golang官方发布了go1.18的Beta版本, 其中最重磅的更新, 当属万众瞩目的泛型(Generics)

泛型是什么? 有些小伙伴也许并不清楚其中的概念, 实际上, 泛型就是和C++中模板等位的产品

例如:

vector v;
v.push_back(1);

中的int就指定了v中存储元素的类型为int, 也可以替换成其他你想要存储的类型

自定义模板, 只需要:

template
class Vector{
    int mLen;
    T* data;
};

又比如Java中也有泛型的概念:

class Vector<T>{
    public void push_back(T val){
        //implement...
    }
}

如今, Go也有了自己的泛型, 而且个人认为比起其他语言, Go的泛型更加的好用(毕竟Go的泛型最近几年才开发, 吸取了很多高级语言的精华)

看起来就像这样:

func MyPrintln[T any](a T) {
	fmt.Println(a)
}

func main() {
	MyPrintln(1)
	MyPrintln("小王")
	MyPrintln([]int{3, 2, 1})
    //运行结果:
	//1
	//小王
	//[3 2 1]
}

2. 泛型语法详解

下面开始详细介绍泛型的语法

MyType[T1 constraint1 | constraint2, T2 constraint3...] ... 

泛型的语法非常简单, 就类似于上面这样, 其中:

• MyType可以是函数名, 结构体名, 类型名…
• T1, T2…是泛型名, 可以随便取
• constraint的意思是约束, 也是泛型中最重要的概念, 接下来会详解constraint
• 使用 | 可以分隔多个constraint, T满足其中之一即可(如T1可以是constraint1和constraint2中的任何一个)

2.1 Constraint(约束)是什么

约束的意思是限定范围, constraint的作用就是限定范围, 将T限定在某种范围内

而常用的范围, 我们自然会想到的有:

• any(interface{}, 任何类型都能接收, 多方便啊!)
• Interger(所有int, 多方便啊, int64 int32…一网打尽)
• Float(同上)
• comparable(所有可以比较的类型, 我们可以给所有可以比较的类型定制一些方法)
• …

这些约束, 不是被官方定义为内置类型, 就是被涵盖在了constraints包内!!!

下面是builtin.go的部分官方源码:

// any is an alias for interface{} and is equivalent to interface{} in all ways.
type any = interface{}

// comparable is an interface that is implemented by all comparable types
// (booleans, numbers, strings, pointers, channels, interfaces,
// arrays of comparable types, structs whose fields are all comparable types).
// The comparable interface may only be used as a type parameter constraint,
// not as the type of a variable.
type comparable comparable

下面是constraints.go的部分官方源码:

// Integer is a constraint that permits any integer type.
// If future releases of Go add new predeclared integer types,
// this constraint will be modified to include them.
type Integer interface {
	Signed | Unsigned
}

// Float is a constraint that permits any floating-point type.
// If future releases of Go add new predeclared floating-point types,
// this constraint will be modified to include them.
type Float interface {
	~float32 | ~float64
}
//......

可以看到, 官方还是非常贴心的, 很多轮子已经帮我们造好了

而通过观察constraints包和阅读官方文档, 我也掌握了如何自定义约束

2.2 自定义constraint(约束)

下面是constraints包中的官方源码:

type Signed interface {
	~int | ~int8 | ~int16 | ~int32 | ~int64
}

Signed约束就是这样被写出来的, 其中需要我们get的点有如下几个:

• 使用interface{}就可以自定义约束
• 使用 | 就可以在该约束中包含不同的类型, 例如int, int8, int64均满足Signed约束
• 你可能会有疑问, ~是什么??? int我认识, ~int我可不认识呀??? 没关系, 实际上~非常简单, 它的意思就是模糊匹配, 例如:
  • type MyInt int64
  • 此时 MyInt并不等同于int64类型(Go语言特性)
  • 若我们使用int64来约束MyInt, 则Myint不满足该约束
  • 若我们使用~int64来约束MyInt, 则Myint满足该约束(也就是说, ~int64只要求该类型的底层是int64, 也就是模糊匹配了)
  • 官方为了鲁棒性, 自然把所有的类型前面都加上了~

下面我们自定义一个约束

type My_64_Bits_Long_Num interface {
	~int64 | ~float64
}

是不是很简单?

3. 泛型综合使用案例

3.1 自定义类型

这里自定义一个map

//map的key必须要可以比较, 也就是可以被 == 和 != 比较(用于处理哈希冲突)
type MyMap[K comparable, V constraints.Integer | constraints.Float] map[K]V

func main() {
    m := make(MyMap[string, int])
    m["表哥"] = 100
    m["小张"] = 0
    for k, v := range m{
        fmt.Printf("key: %v, val: %v\n", k, v)
    }
}

3.2 自定义结构体

这里以一个手写链表(只能存储整数)做示范

type MyIntergerNode[T constraints.Integer] struct {
	Next *MyIntergerNode[T]//注意这里一定要加类型声明(和C++一样)
	Data T
}

func main() {
	head := &MyIntergerNode[int64]{Next: nil, Data: 1}
	head.Next = &MyIntergerNode[int64]{Next: nil, Data: 2}

	for p := head; p != nil; p = p.Next{
		fmt.Printf("%d ", p.Data)
	}
}

3.3 自定义函数

这里自定义一个比较64比特大小的类型的函数

//刚才自定义的约束
type My_64_Bits_Long_Num interface {
    ~int64 | ~float64
}

func MyCompare[T My_64_Bits_Long_Num](a, b T) bool {
    return a < b
}

func main() {
    var a int64 = 1
    var b int64 = 8

    //函数可以省略不写参数类型(语法糖)
    ans := MyCompare(a, b)
    if ans{
        fmt.Printf("%v小于%v", a, b)
    }else{
        fmt.Printf("%v大于%v", a, b)
    }
}

4. 总结

爆肝一小时, 终于肝出了这篇文章

go的泛型等了很久, 有了泛型, go日后也可以制造更多强大的容器, 甚至slice, map都可以被重写一份泛型版本(看官方意愿啦)

总之, 希望看完这篇文章的你, 能够掌握go的泛型(明年2月Go1.18正式上线就可以应用到生产环境了)

如果学会了, 介意给个免费的赞吗

感谢阅读, 拜拜~~