2023年9月26日 Go生态洞察：深入解析类型参数

2023年9月26日 Go生态洞察：深入解析类型参数

🐾 摘要 大家好，我是猫头虎，今天我们要探讨的是Go语言中类型参数的构造和使用。通过深入分析slices.Clone函数，我们将理解类型参数在Go泛型中的作用和重要性。这不仅是一个技术深度话题，而且对于深入理解Go语言的泛型系统至关重要。

🐾 引言 在Go 1.18的引入泛型之后，类型参数成为了Go语言的一个新亮点。它们提供了编写更加灵活和可复用代码的能力。本文将通过Clone函数的例子，展示如何有效地使用类型参数来增强代码的通用性和灵活性。

🐾 正文内容

🐈 slices包函数签名

Clone函数非常简单：它可以复制任何类型的切片。

func Clone[S ~[]E, E any](s S) S {
    return append(s[:0:0], s...)
}

这个函数之所以有效，是因为对零容量的切片进行追加操作会分配一个新的底层数组。函数体实际上比函数签名更短，这部分是因为体本身简短，但也因为签名较长。接下来，我们将解释为什么签名是这样写的。

🐈 简单的克隆实现

我们首先编写一个简单的通用Clone函数。这并不是slices包中的那一个。我们希望接受任何元素类型的切片，并返回一个新切片。

func Clone1[E any](s []E) []E {
    // body omitted
}

泛型函数Clone1有一个类型参数E。它接受一个类型为E的切片参数s，并返回同类型的切片。这个签名对熟悉Go中泛型的人来说很直接。

然而，这里有一个问题。在Go中，命名的切片类型不常见，但人们确实会使用它们。

// MySlice 是一个具有特殊String方法的字符串切片。
type MySlice []string

// String 返回MySlice值的可打印版本。
func (s MySlice) String() string {
    return strings.Join(s, "+")
}

假设我们想要复制一个MySlice，然后获取其排序后的可打印版本。

func PrintSorted(ms MySlice) string {
    c := Clone1(ms)
    slices.Sort(c)
    return c.String() // 编译失败
}

不幸的是，这不起作用。编译器报告错误：

c.String undefined (type []string has no field or method String)

🐈 灵活的克隆实现

为了解决这个问题，我们必须编写一个版本的Clone，它返回与其参数相同的类型。如果我们做到了这一点，那么当我们用MySlice类型的值调用Clone时，它将返回MySlice类型的结果。

我们知道它应该是这样的：

func Clone2[S ?](s S) S // 无效

这个Clone2函数返回与其参数相同类型的值。

🐈 底层类型约束

如错误消息所示，答案是添加一个~。

func Clone5[S ~[]E, E any](s S) S

再次强调，用[S []E, E any]这样的类型参数和约束表示，意味着S的类型参数可以是任何未命名的切片类型，但

不能是定义为切片字面量的命名类型。用[S ~[]E, E any]，加上~，意味着S的类型参数可以是任何底层类型为切片类型的类型。

🐈 类型推断

现在我们已经解释了slices.Clone的签名，让我们看看如何通过类型推断简化对slices.Clone的使用。

func Clone[S ~[]E, E any](s S) S

调用slices.Clone时，将传递一个切片给参数s。类型推断将允许编译器推断出类型参数S是传递给Clone的切片的类型。然后，类型推断足够强大，可以看出E的类型参数是传递给S的类型参数的元素类型。

🐈 类型参数的解构

我们在这里使用的一般技术，即使用另一个类型参数E定义一个类型参数S，是一种在泛型函数签名中解构类型的方法。通过解构类型，我们可以命名并约束类型的所有方面。

例如，这是maps.Clone的签名：

func Clone[M ~map[K]V, K comparable, V any](m M) M

就像slices.Clone一样，我们使用一个类型参数来表示参数m的类型，然后使用另外两个类型参数K和V来解构该类型。

在maps.Clone中，我们将K约束为可比较的，因为这是映射键类型所必需的。我们可以根据喜好约束组成类型。

func WithStrings[S ~[]E, E interface { String() string }](s S) (S, []string)

这表示WithStrings的参数必须是一个切片类型，其元素类型具有String方法。

由于所有Go类型都可以从组成类型构建，我们总是可以使用类型参数来解构这些类型，并根据我们的喜好对它们进行约束。

🐾 总结

总的来说，类型参数在Go泛型中扮演着至关重要的角色。通过精心设计的函数签名和有效利用类型推断，我们可以编写更灵活、更通用的代码。希望这篇文章能帮助你更好地理解Go中的泛型。这篇文章由猫头虎的Go生态洞察专栏收录，更多详情请点击这里。