Go 泛型和非泛型代码详解

1. 开启泛型

在 go1.17 版本中，可以通过:

 export goflags="-gcflags=-g=3"

或者在编译运行程序时加上：

 go run -gcflags=-g=3 main.go

2.无泛型代码和泛型代码

2.1. addslice

首先看现在没有泛型的代码： 

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]]

上面没有使用泛型的代码中，对 intslice 和 strslice，需要构造两个函数对它们进行处理；而如果后续还有 float64、uint32 等类型就需要更多地 add...slice 函数。

而如果使用泛型之后，这些 add...slice 函数就可以合并为一个函数了，在这个函数中，对那些可以使用 + 操作符的类型进行加操作（无论是数学的加还是字符串的连接）。

泛型代码如下：

 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]]

是不是超级简单，但是 addslice 函数中引入了约束的概念，即 plusconstraint。addslice 的方括号中是类型参数，t 就是这个类型参数的形参，后面的 plusconstraint 就是 t 的约束条件，意思是只有满足约束条件的 t 类型才可以在这个函数中使用。

addslice 后面圆括号中的参数是常规参数也称为非类型参数，它们可以不制定具体类型（int、string 等），可以使用 t 来代替。

而在 addslice 中，对于 t 类型的值 item，它会将 item 和 diff 进行 + 操作，可能是数学上的累加，也可能是字符串的连接。

那现在你可能要问了，t 类型就一定是支持 + 操作符的吗，有没有可能是一个 struct 呢？

答案是：不可能。

前面说过，只有满足约束条件的 t 才可以在 addslice 中使用，而约束条件就是上面的 plusconstraint。

plusconstraint 定义的方式和接口类型的定义是一样的，只不过内部多了一行:

 type int, string

这句话就是说，只有 int、string 这两个类型才满足这个约束，这里涉及到类型集的概念，后续会提到。

因此，有了这个约束条件，传入到 addslice 的参数 input 和 diff 都是可以使用 + 操作符的。如果你的 addslice 函数中想传入 float46、uint64 等类型，就在 plusconstraint 中加上这两个类型即可。

上面的代码中，只是对 int 和 string 两种基础类型进行约束。实际开发中，我们可能会定义自己的类型:

 type myint int
 type mystr string

那如果在 addslice 中使用这两种类型可以编译通过吗？答案是可以的。在泛型草案中，这种情况是无法编译通过的，需要在约束条件中添加~int | ~string，表示底层类型是 int 或 string 的类型。而在 go1.17 中，上面的 plusconstraint 就包括了 int、string、以及以这两者为底层类型的类型。

 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. 带方法的约束 stringconstraint

前面说到，约束的定义和接口很像，那如果约束中有方法呢，那不就是妥妥的接口吗？

两者还是有区别的：

• 接口的成员只有方法和内嵌的接口类型
• 约束的成员有方法、内嵌约束类型、类型（int、string等）

看下面一个没有使用泛型的例子：

 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!!!]
 }

上面代码中，myint 和 mystr 都实现了 fmt.stringer 接口，但是两个都无法调用 convertslicetostrslice 函数，因为它的入参是 []fmt.stringer 类型，[]myint 和它不匹配，这在编译的时候就是会报错的，而如果我们想要把[]myint 转换为 []string，就需要定义一个入参为[]myint 的函数，如 convertintslicetostrslice；对于 []mystr，则需要另一个函数。。。那明明两者都实现了 fmt.stringer，理论上应该都可以通过 convertslicetostrslice 啊，这也太反人类了。

哈哈，泛型实现了这个功能。

 

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!!!]
 }

简单吧，在 stringconstraint 约束中定义一个 string() string，这样只要有这个方法的类型都可以作为 t 在 convertslicetostrslice 使用。在这个约束条件下，所有具有 string() string 方法的类型都可以进行转换，但是我们如果想把约束条件定的更加苛刻，例如只有底层类型为 int 或者 string 的类型才可以调用这个函数。 那么我们可以进一步在 stringconstraint 中添加约束条件：

 type stringconstraint interface {
   type int, string
   string() string
 }

这样满足这个约束的类型集合就是底层类型是 int 或者 string，并且，具有 string() string 方法的类型。而这个类型集合就是 type int, string 的类型集合与 string() string 的类型集合的交集。具体的概念后续介绍。

这样，myfloat、myuint 就无法调用 convertslicetostrslice 这个函数了。

 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))
 }

小结：

总的来说，泛型可以简化代码的编写，同时在编译时进行类型检查，如果类型不满足约束，就会在编译时报错；这样就避免了运行时不可控的错误了。

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