Go 泛型简明教程

Go 1.18 发布了，其中一大特性就是泛型，说到泛型，曾经我也是不怎么喜欢泛型的，因为泛型会增加代码的复杂度，但是后来随着经验的增加，我还是正视了泛型，泛型有其存在的必要性，例如当实现一些容器库、算法库的时候，有泛型就会简单方便很多， Go里，sort 库就是一个反例。

没有泛型的时候

为了理解泛型，我们还是要先从原始代码看起，也就是没有泛型的时候。举个例子，如果我们想要实现一个 sum 库，提供各种类型累加的函数。我们知道，Go里面有以下基本类型：

bool

string

int  int8  int16  int32  int64
uint uint8 uint16 uint32 uint64 uintptr

byte // alias for uint8

rune // alias for int32
     // represents a Unicode code point

float32 float64

complex64 complex128

其中数字、complex和string都可以实现累加。由于没有泛型，那么只能我们自己累一点，为每一个基础类型都封装一个包装函数：

package summer

func Ints(elems []int) int {
	var sum int
	for _, elem := range elems {
		sum += elem
	}
	return sum
}

func Strings(elems []string) string {
	var sum string
	for _, elem := range elems {
		sum += elem
	}
	return sum
}

func Float64s(elems []float64) float64 {
	var sum float64
	for _, elem := range elems {
		sum += elem
	}
	return sum
}

func Ints64(elems []int64) int64 {
	var sum int64
	for _, elem := range elems {
		sum += elem
	}
	return sum
}

// ...

对此你有什么感受呢？其实实现泛型不难，就是苦了库的作者，而且，无法扩展，比如我们如果想要 decimal 支持，就得在代码库里自己实现一遍。

泛型出场

这个时候，我们就可以请泛型出场了。简单来说，泛型就是把上面我们手工一个一个类型实现累加函数，变成有编译器来实现。泛型，就是指函数实现的时候，我们还不知道是一个什么类型，但是运行的时候，它一定是一个具体的类型。我们实现的时候暂且不管是啥类型，只要求这个类型符合一定的约束，比如，可以累加，可以比较。

用实际例子来说，上面的代码，我们可以改写成：

type Summer interface {
	~int | ~float32 | ~float64 | ~string | ~int64
}

func sum[V Summer](vs ...V) V {
	var total V

	for _, v := range vs {
		total += v
	}

	return total
}

这样，代码就从上面的近白行，变成了十几行。计算机世界里，有一句话叫做，没有什么是加一个中间层解决不了的，如果有，那就再加一层。泛型就是这么一个意思，由于我们不想针对每一个类型都写一遍重复的逻辑，而且其实我们只需要这些类型符合一定的特征就行，所以我们加了一层抽象，告诉编译器，我们这里将来会是一个具体的类型，但是现在我还不知道具体是啥类型，只要他们符合一定的约束即可，符合这些约束的参数，就可以执行这些逻辑。

以上面的例子来说：

func sum[V Summer](vs ...V) V 声明了我们有一个参数类型为V，V符合约束Summer，函数 sum 会传入变长参数，每一个参数的类型都是V，返回值类型也是V
Summer 这个约束的意思，看上面的类型定义，意思是只要求 Summer 的底层类型是 int, float32, float64, string 或者 int64
接下来就是具体的逻辑，var total V 声明变量 total，类型为 V
然后是 for 循环，累加
最后就是返回 total

其实看到这里，不难发现泛型代码和具体类型的代码相差不大，只不过从一个具体的类型变成了一个不确定的类型。如果一开始觉得难以理解泛型的话，可以先写具体类型的代码，然后把具体类型代码改造成泛型代码：

先把具体类型，改成 T 或者 V，其实叫啥都行，只不过我们一般都用一个大写字母
然后往函数名和参数的圆括号之间，加一个中括号，声明 T 或者 V 都符合什么约束

就这样简单两步，就可以改造成一个泛型函数了。

泛型语法

看完了具体的例子，我们来看看Go都支持什么地方用泛型，也就是泛型的语法：

Functions can have an additional type parameter list that uses square brackets but otherwise looks like an ordinary parameter list: func FT any { … }. 函数里，用中括号声明函数将会用到的泛型，例如 func sum[V Summer](vs ...V) {...}。
These type parameters can be used by the regular parameters and in the function body. 函数声明的泛型类型，函数体里也可以使用。
Types can also have a type parameter list: type M[T any] []T. type 关键字也可以使用泛型，例如：type Vector[T comparable] []T。
Each type parameter has a type constraint, just as each ordinary parameter has a type: func FT Constraint { … }. 每一个类型参数，都有约束，语法和变量声明一样，类型参数在前，约束在后，例如 V Summer。
Type constraints are interface types. 类型参数的约束，其实底层是一个接口。
The new predeclared name any is a type constraint that permits any type. 可以用 any 来表示任意类型，any的类型就是 interface{}。
Interface types used as type constraints can embed additional elements to restrict the set of type arguments that satisfy the contraint: 类型约束的接口可以包含一些元素，来表示具体的约束
- an arbitrary type T restricts to that type 比如一个具体的类型，表示必须符合这个约束，例如 int 表示必须是 int 类型。
- an approximation element ~T restricts to all types whose underlying type is T 具体类型前加一个 ~ 表示底层类型符合这个就行，例如 ~int 表示底层类型是 int 就行，因此 type MyInt int 的参数也可以用。
- a union element T1 | T2 | … restricts to any of the listed elements 可以用 | 来拼接多个类型，他们之间的关系是 或。
Generic functions may only use operations supported by all the types permitted by the constraint. 泛型函数只能使用符合约束的操作。也就是说，约束里说明了支持啥操作，才能用啥操作，就跟接口一样。
Using a generic function or type requires passing type arguments. 使用泛型的时候，要把具体参数传入，但是通常Go编译器可以推导出来，所以可以省掉，本来调用上面的 sum 函数得这样：sum[int](ints...) 但实际上通常都可以省略，写成 sum(ints...)
Type inference permits omitting the type arguments of a function call in common cases. 通常编译器可以推导出类型，具体在上一条中说明了。

了解完了Go语言里，泛型的基本语法，剩下的就是愉快的使用了。如上面所说，正规的使用其实就是先声明泛型符合什么约束，不那么正规的使用，其实可以直接把约束放到函数那里，比如 sum 函数可以改造成：

func sum[V ~int | ~float64 | ~string](vs ...V) V {
	var total V

	for _, v := range vs {
		total += v
	}

	return total
}

总结

以上就是Go泛型你需要了解的东西，剩余的就是Go是如何实现泛型的，在提案中，有 Go 和 Rust、Java、C++ 的对比，具体的实现还得看编译器的源码，据说是由编译器来为每一种类型产生一份代码，然后再删掉无用的代码。但是具体还得去翻一下编译器源码才知道，此处就不赘述了。

最后我想提一点的是，泛型的使用。毫无疑问，在容器类型(即各种数据结构)、以及实现某些算法的时候，其实他们的抽象层次是够高的，与具体类型关系不大，所以使用泛型可以减少很多重复代码，比如 sort 库，就可以改造成泛型实现，就不用像现在这样，提供各种 sort.Ints，sort.Slice 等等。

但是，这并不等同于可以滥用泛型，不得不说，使用泛型的代码，可读性会降低，因为增加了读者的心智负担，尤其是当泛型类型很多的时候。业务代码中，应该视情况使用，而不能滥用。

最后，赶快下载 Go 1.18 一起体验泛型吧！

参考资料：

Go 泛型简明教程

没有泛型的时候

泛型出场

泛型语法

总结

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