目录
什么是泛型
go 中的泛型
形参、实参、类型参数、类型实参、实例化
类型集合、接口
基础接口类型
接口组合
通用接口
类型推导
泛型的使用
内置容器类型
通用的结构体
通用的函数
总结
首页 后端开发 Golang 深入了解golang中的的泛型(Generic)

深入了解golang中的的泛型(Generic)

Apr 11, 2023 pm 07:20 PM
go 后端

本篇文章给大家带来的内容是介绍深入理解golang中的泛型?泛型怎么使用?有一定的参考价值,有需要的朋友可以参考一下,希望对你们有所助。

深入了解golang中的的泛型(Generic)

什么是泛型

泛型(Generic)是一种编程技术。在强类型语言中, 允许编写代码时使用以后才指定的类型, 在实例化时指定对应的类型。

在泛型中,可以使用类型参数来代替具体的数据类型。这些类型参数可以在类、方法或接口中声明,并且可以在这些声明中使用。使用泛型的代码可以在运行时指定实际的类型参数, 这使得代码可以适用于多种不同类型的数据。

泛型可以提高代码的可读性、可维护性和可重用性。它可以减少代码的冗余程度, 并且可以提供更好的类型安全性和编译时类型检查。

我们通过一个具体的例子来解释一下为什么泛型可以减少代码的冗余:

提供一个函数, 返回 a, b 的最小值, 我们需要每一种特定的数据类型「int, float...」写一个函数; 或者使用 interface{}「需要对参数进行类型断言, 对运行性能有影响, 且无法约束传入的参数」

func minInt(a, b int) int {
    if a > b {
        return b
    }
    return a
}

func minFloat(a, b float64) float64 {
    if a > b {
        return b
    }
    return a
}

func minItf(a, b interface{}) interface{} {
    switch a.(type) {
    case int:
        switch b.(type) {
        case int:
            if a.(int) > b.(int) {
                return b
            }
            return a
        }
    case float64:
        switch b.(type) {
        case float64:
            if a.(float64) > b.(float64) {
                return b
            }
            return a
        }
    }
    return nil
}
登录后复制

从上面的方法我们可以看出, minInt 和 minFloat 除了参数与返回结果的类型不同之外, 其余代码均相同。那有没有一种方式可以不指定特定的类型, 在函数调用的时候再确定传入的类型?这里就引入一个概念叫泛型, 可以简单理解为宽泛的类型或者未指定具体类型。通过引入泛型, 我们就无需再指定具体的数据类型, min 函数就可以使用下面的方式:

// T 为类型参数, 在调用时确定参数的具体值, 可以为 int, 也可以为 float64;它与 a, b 一样也是参数, 需要调用时传入具体的值;不同的是,T 为类型参数,值为具体的类型, a,b 为函数参数,值为具体类型对应的值
func minIntAndFloat64[T int | float64](a, b T) T { 
    if a < b {
        return a
    }
    return b
}

minIntAndFloat64[int](1, 2) // 实例化/调用时指定具体的类型
登录后复制

go 中的泛型

go 在 1.8 版本中才引入了泛型。如果你的 go 版本低于 1.8, 那是无法使用泛型的。本文中的代码使用的版本为 1.9。在 1.8 版本中, 为支持泛型, 做了大量的改动。

  • 在函数和类型声明中引入了类型参数
  • 可以通过接口定义类型的集合, 包括没有方法的类型
  • 类型推导, 部分场景中会对类型参数进行推导, 可以在调用函数时不指定类型参数的值

形参、实参、类型参数、类型实参、实例化

先看一个普通的 add 函数。add 为函数名, x, y 为形参, (x,y int)为参数列表。发生函数调用时, add(2, 3) 2, 3 为实参。

image.png类比到泛型中, 我们需要一个类型参数, 当发生函数调用时传入对应的类型实参, 带有类型参数的函数叫做泛型函数。[T int | int64] 为类型参数列表, T 为类型参数, int | int64 为类型集合/类型约束。当发生函数调用时 add[int](2,3),int 即为类型实参, 这一调用我们也叫做实例化, 即确定类型实参。

image.png

在结构体声明时, 也可以指定类型参数。MyStruct[T] 是一个泛型结构体, 可以为泛型结构体定义方法。

image.png

类型集合、接口

在基础类型中, uint8 表示 0~255 的集合。那么对于类型参数, 也需要像基础类型一样, 定义类型的集合。在上面的例子中 int | string就是类型的集合。那么如何对类型的集合进行复用呢?这里就使用了接口来进行定义。下面就是一个类型集合的定义。因此, 我们可以定义一个泛型函数 add[T Signed](x, y T) T

image.png

在 go 1.8 之前, 接口的定义是方法的集合, 即实现了接口对应的方法, 就可以转换为对应的接口。在下面的例子中, MyInt 类型实现了 Add 方法, 因此可以转换为 MyInterface

type MyInterface interface {
    Add(x, y int) int
}

type MyInt int

func (mi myInt) Add(x, y int) int {
    return x + y
}

func main() {
    var mi MyInterface = myInt(1)
    fmt.Println(mi.Add(1, 2))
}
登录后复制

如果我们换个角度来思考一下, MyInterface 可以看作一个类型集合, 即包含了所有实现 add 方法的类型。 那么, MyInterface 就可以作为类型集合使用。例如, 我们可以定义如下泛型函数。

func I[T MyInterface](x, y int, i T) int {
    return i.Add(x, y)
}
登录后复制

在泛型中, 我们的类型集合不仅仅是实现接口中定义方法的类型, 还需要包含基础的类型。因此, 我们可以对接口的定义进行延伸, 使其支持基础类型。为了保证向前兼容, 我们需要对接口类型进行分类:

基础接口类型

只包含方法的集合, 既可以当作类型集合, 又可以作为数据类型进行声明。如下面的 MyInterface。还有一个特殊的接口类型 interface{}, 它可以用来表示任意类型, 即所有的类型都实现了它的空方法。在 1.8 之后可以使用 any 进行声明。

type any = interface{}

type MyInterface interface {
    Add(x, y int) int
    String() string
    String() string  // 非法: String 不能重复声明
    _(x int)         // 非法: 必须要有一个非空的名字
}
登录后复制

接口组合

可以通过接口组合的形式声明新的接口, 从而尽可能的复用接口。从下面的例子可以看出, ReadWriterReaderWrite 的类型集合的交集。

type Reader interface {
        Read(p []byte) (n int, err error)
        Close() error
}

type Writer interface {
        Write(p []byte) (n int, err error)
        Close() error
}

// ReadWriter&#39;s methods are Read, Write, and Close.
type ReadWriter interface {
        Reader  // includes methods of Reader in ReadWriter&#39;s method set
        Writer  // includes methods of Writer in ReadWriter&#39;s method set
}
登录后复制

通用接口

上面说的接口都必须要实现具体的方法, 但是类型集合中无法包含基础的数据类型。如: int, float, string...。通过下面的定义, 可以用来表示包含基础数据类型的类型集合。在 golang.org/x/exp/constraints 中定义了基础数据类型的集合。我们可以看到 符号, 它表示包含潜在类型为 int | int8 | int16 | int32 | int64 的类型, | 表示取并集。Singed 就表示所有类型为 int 的类型集合。

// Signed is a constraint that permits any signed integer type.
// If future releases of Go add new predeclared signed integer types,
// this constraint will be modified to include them.
type Signed interface {
     ~int | ~int8 | ~int16 | ~int32 | ~int64
}

type myInt int // 潜在类型为 int

func add[T constraints.Integer](x, y T) T {
        return x + y
}

func main() {
        var x, y myInt = 1, 2
        fmt.Println(add[myInt](x, y))
}
登录后复制

下面来看一些特殊的定义

// 潜在类型为 int, 并且实现了 String 方法的类型
type E interface {
    ~int
    String() string
}

type mInt int // 属于 E 的类型集合
func (m mInt) String() string {
    return fmt.Sprintf("%v", m)
}

// 潜在类型必须是自己真实的类型
type F interface {
    ~int
    // ~mInt  invalid use of ~ (underlying type of mInt is int)
    // ~error illegal: error is an interface
}

// 基础接口可以作为形参和类型参数类型, 通用类型只能作为类型参数类型, E 只能出现在类型参数中 [T E]
var x E                    // illegal: cannot use type E outside a type constraint: interface contains type constraints
var x interface{} = E(nil) // illegal: cannot use interface E in conversion (contains specific type constraints or is comparable)
登录后复制

类型推导

由于泛型使用了类型参数, 因此在实例化泛型时我们需要指定类型实参。 看下面的 case, 我们在调用函数的时候并没有指定类型实参, 这里是编译器进行了类型推导, 推导出类型实参, 不需要显性的传入。

func add[T constraints.Integer](x, y T) T {
    return x + y
}

func main() {
    fmt.Println(add(1, 1)) // add[int](1,1)
}
登录后复制

有时候, 编译器无法推导出具体类型。则需要指定类型, 或者更换写法, 也许可以推断出具体类型。

// 将切片中的值扩大
func Scale[E constraints.Integer](s []E, c E) []E {
    r := make([]E, len(s))
    for i, v := range s {
        r[i] = v * c
    }
    return r
}

func ScaleAndPrint(p Point) {
    r := Scale(p, 2)
    r.string() // 非法, Scale 返回的是 []int32
}

type Point []int32

func (p Point) string() {
    fmt.Println(p)
}

// 方法更新,这样传入的是 Point 返回的也是 Point
func Scale[T ~[]E, E constraints.Integer](s T, c E) T {
    r := make([]E, len(s))
    for i, v := range s {
        r[i] = v * c
    }
    return r
}
登录后复制

泛型的使用

go 是在 1.8 版本中开始引入泛型的。下面主要介绍一下什么时候使用泛型:

内置容器类型

在 go 中, 提供以下容器类型:map, slice, channel。当我们用到容器类型时, 且逻辑与容器具体的类型无关, 这个时候可以考虑泛型。这样我们可以在调用时指定具体的类型实参, 从而避免了类型断言。例如,下面的例子, 返回 map 中的 key。

// comparable 是一个内置类型, 只能用于对类型参数的约束。在 map 中, key 必须是可比较类型。
func GetKeys[K comparable, V any](m map[K]V) []K {
    res := make([]K, 0, len(m))
    for k := range m {
        res = append(res, k)
    }
    return res
}
登录后复制

通用的结构体

对于一些通用的结构体, 我们应该使用泛型。例如, 栈、队列、树结构。这些都是比较通用的结构体, 且逻辑都与具体的类型无关, 因此需要使用泛型。下面是一个栈的例子:

type Stack[T any] []T

func (s *Stack[T]) Push(item T) {
    *s = append(*s, item)
}

func (s *Stack[T]) Pop() T {
    if len(*s) == 0 {
        panic("can not pop item in emply stack")
    }
    lastIndex := len(*s) - 1
    item := (*s)[lastIndex]
    *s = (*s)[:lastIndex]
    return item
}

func main() {
    var s Stack[int]
    s.Push(9)
    fmt.Println(s.Pop())
    s.Push(9)
    s.Push(8)
    fmt.Println(s.Pop(), s.Pop())
}
登录后复制

通用的函数

有些类型会实现相同的方法, 但是对于这些类型的处理逻辑又与具体类型的实现无关。例如: 两个数比大小, 只要实现 Ordered 接口即可进行大小比较:

func Min[T constraints.Ordered](x, y T) T {
    if x < y {
        return x
    }

    return y
}

func main() {
    fmt.Println(Min(5, 6))
    fmt.Println(Min(6.6, 9.9))
}
登录后复制

总结

go 在引入泛型算是一次较大的改动。我们只有弄清楚类型参数、类型约束、类型集合、基础接口、通用接口、泛型函数、泛型类型、泛型接口等概念, 才能不会困惑。核心改动点还是引入了类型参数, 使用接口来定义类型集合。

当然,也不能为了使用泛型而使用泛型。还是要具体的 case 具体来分析。 简单的指导原则就是, 当你发现你的代码除了类型不同外, 其余代码逻辑都相同; 或者你写了许多重复代码, 仅仅是为了支持不同类型; 那么你可以考虑使用泛型。

推荐学习:Golang教程

以上是深入了解golang中的的泛型(Generic)的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!

本站声明
本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

热AI工具

Undresser.AI Undress

Undresser.AI Undress

人工智能驱动的应用程序,用于创建逼真的裸体照片

AI Clothes Remover

AI Clothes Remover

用于从照片中去除衣服的在线人工智能工具。

Undress AI Tool

Undress AI Tool

免费脱衣服图片

Clothoff.io

Clothoff.io

AI脱衣机

Video Face Swap

Video Face Swap

使用我们完全免费的人工智能换脸工具轻松在任何视频中换脸!

热工具

记事本++7.3.1

记事本++7.3.1

好用且免费的代码编辑器

SublimeText3汉化版

SublimeText3汉化版

中文版,非常好用

禅工作室 13.0.1

禅工作室 13.0.1

功能强大的PHP集成开发环境

Dreamweaver CS6

Dreamweaver CS6

视觉化网页开发工具

SublimeText3 Mac版

SublimeText3 Mac版

神级代码编辑软件(SublimeText3)

Go WebSocket 消息如何发送? Go WebSocket 消息如何发送? Jun 03, 2024 pm 04:53 PM

在Go中,可以使用gorilla/websocket包发送WebSocket消息。具体步骤:建立WebSocket连接。发送文本消息:调用WriteMessage(websocket.TextMessage,[]byte("消息"))。发送二进制消息:调用WriteMessage(websocket.BinaryMessage,[]byte{1,2,3})。

深入理解 Golang 函数生命周期与变量作用域 深入理解 Golang 函数生命周期与变量作用域 Apr 19, 2024 am 11:42 AM

在Go中,函数生命周期包括定义、加载、链接、初始化、调用和返回;变量作用域分为函数级和块级,函数内的变量在内部可见,而块内的变量仅在块内可见。

如何在 Go 中使用正则表达式匹配时间戳? 如何在 Go 中使用正则表达式匹配时间戳? Jun 02, 2024 am 09:00 AM

在Go中,可以使用正则表达式匹配时间戳:编译正则表达式字符串,例如用于匹配ISO8601时间戳的表达式:^\d{4}-\d{2}-\d{2}T\d{2}:\d{2}:\d{2}(\.\d+)?(Z|[+-][0-9]{2}:[0-9]{2})$。使用regexp.MatchString函数检查字符串是否与正则表达式匹配。

Golang 与 Go 语言的区别 Golang 与 Go 语言的区别 May 31, 2024 pm 08:10 PM

Go和Go语言是不同的实体,具有不同的特性。Go(又称Golang)以其并发性、编译速度快、内存管理和跨平台优点而闻名。Go语言的缺点包括生态系统不如其他语言丰富、语法更严格以及缺乏动态类型。

Golang 技术性能优化中如何避免内存泄漏? Golang 技术性能优化中如何避免内存泄漏? Jun 04, 2024 pm 12:27 PM

内存泄漏会导致Go程序内存不断增加,可通过:关闭不再使用的资源,如文件、网络连接和数据库连接。使用弱引用防止内存泄漏,当对象不再被强引用时将其作为垃圾回收目标。利用go协程,协程栈内存会在退出时自动释放,避免内存泄漏。

如何在 IDE 中查看 Golang 函数文档? 如何在 IDE 中查看 Golang 函数文档? Apr 18, 2024 pm 03:06 PM

使用IDE查看Go函数文档:将光标悬停在函数名称上。按下热键(GoLand:Ctrl+Q;VSCode:安装GoExtensionPack后,F1并选择"Go:ShowDocumentation")。

Go 并发函数的单元测试指南 Go 并发函数的单元测试指南 May 03, 2024 am 10:54 AM

对并发函数进行单元测试至关重要,因为这有助于确保其在并发环境中的正确行为。测试并发函数时必须考虑互斥、同步和隔离等基本原理。可以通过模拟、测试竞争条件和验证结果等方法对并发函数进行单元测试。

Golang 函数接收 map 参数时的注意事项 Golang 函数接收 map 参数时的注意事项 Jun 04, 2024 am 10:31 AM

在Go中传递map给函数时,默认会创建副本,对副本的修改不影响原map。如果需要修改原始map,可通过指针传递。空map需小心处理,因为技术上是nil指针,传递空map给期望非空map的函数会发生错误。

See all articles