Go语言泛型-泛型约束与实践（go1.7泛型）

来源：械说

在Go语言中，Go泛型-泛型约束与实践部分主要探讨如何定义和使用泛型约束（Constraints），以及如何在实际开发中利用泛型进行更灵活的编程。以下是详细内容：

一、什么是泛型约束？

**泛型约束（Constraints）**用于限制一个类型参数的可能类型。在 Go 泛型中，可以通过接口类型来限制类型参数的范围。泛型约束提供了更高的类型安全性，保证了类型操作的合理性。

二、基本的泛型约束语法

Go 的泛型约束主要通过 interface 来实现。可以通过将接口作为类型约束，指定泛型函数或类型的类型参数应满足哪些条件。

1. 无约束（any 或 interface{}）

如果没有对类型进行限制，类型参数可以是任意类型，any 是 interface{} 的别名。

funcPrint[Tany](value T) { fmt.Println(value)}

这个函数可以接受任意类型的值作为参数。

2. 有限制的约束

泛型约束可以让我们限制类型参数必须满足特定接口，或者属于某些基本类型。

typeNumericinterface{int|int32|int64|float32|float64}funcAdd[TNumeric](a, b T) T {returna + b}

在上面的例子中，Numeric 类型约束要求 T 必须是 int、int32、int64、float32 或 float64 中的任意一种类型。

三、Go中的内建类型约束

Go 1.18 引入了
golang.org/x/exp/constraints 包，提供了一些预定义的类型约束，可以直接使用这些约束来避免自己手动定义。

1. constraints.Ordered

用于限制支持排序的类型，例如数值类型和字符串。

import"golang.org/x/exp/constraints"funcMax[Tconstraints.Ordered](a, b T) T {ifa > b {returna }returnb}2. constraints.Comparable

用于限制支持比较的类型，包含了能进行 == 和 != 比较的类型。

funcContains[Tconstraints.Comparable](arr []T, value T)bool{for_, v :=rangearr {ifv == value {returntrue} }returnfalse}3. constraints.Integer

用于限制整型数值。

funcMultiply[Tconstraints.Integer](a, b T) T {returna * b}4. constraints.Float

用于限制浮动数值。

funcDivide[Tconstraints.Float](a, b T) T {returna / b}

四、使用自定义泛型约束

除了使用 Go 标准库提供的泛型约束，我们还可以根据实际需求定义自定义的类型约束。

1. 多个类型约束的组合

可以通过接口类型组合多个约束。组合多个约束可以让你指定更具体的约束条件。

typeOrderedNumericinterface{ constraints.Ordered constraints.Integer | constraints.Float}funcCalculate[TOrderedNumeric](a, b T) T {returna + b}

这里 OrderedNumeric 类型约束要求 T 必须是一个可排序的数值类型（整型或浮点型）。

2. 约束接口与类型集合

自定义泛型约束接口时，可以结合类型集合的方式进行限制。以下是一个示例：

typeStringerinterface{ Stringstring}typePrinter[T Stringer]interface{ Print(value T)}

在此示例中，我们创建了一个约束类型 Stringer，它要求类型 T 必须实现 String 方法。

五、实践示例1. 泛型容器类：栈（Stack）packagemainimport"fmt"typeStack[T any]struct{ elements T}func(s *Stack[T]) Push(value T) { s.elements =append(s.elements, value)}func(s *Stack[T]) Pop T { lastIndex :=len(s.elements) -1value := s.elements[lastIndex] s.elements = s.elements[:lastIndex]returnvalue}func(s *Stack[T]) Top T {returns.elements[len(s.elements)-1]}funcmain { s := Stack[int]{} s.Push(1) s.Push(2) fmt.Println(s.Pop)// Output: 2}

在上面的示例中，Stack 类型是一个泛型类型，支持任意类型的数据操作。无论是整数、字符串还是自定义类型，都可以通过栈结构进行管理。

2. 泛型排序函数：通用排序packagemainimport"fmt"typeOrderedinterface{int|float64|string}funcSort[TOrdered](values []T) T {fori :=0; i len(values)-1; i++ {forj :=0; j len(values)-i-1; j++ {ifvalues[j] > values[j+1] { values[j], values[j+1] = values[j+1], values[j] } } }returnvalues}funcmain { arr := int{5,3,4,1,2} sorted := Sort(arr) fmt.Println(sorted)// Output: [1 2 3 4 5]}

这里我们创建了一个 Sort 函数，它支持 int、float64 和 string 类型的排序。通过泛型约束 Ordered，我们保证了只有这些可排序类型可以传入 Sort 函数。

六、泛型的应用场景1. 实现常见的数据结构和算法

泛型最常用于实现常见的数据结构，如链表、栈、队列等，以及一些常见的算法（如排序、查找、映射等）。

2. 构建通用库和工具

通过泛型，可以编写更加通用的库和工具，使得它们可以在多种数据类型上工作，提升代码复用性。

3. 函数式编程风格

通过使用泛型函数，例如 Map、Reduce 和 Filter 等，可以实现函数式编程的风格，使得代码更加简洁和高效。

七、总结

• o泛型约束使得 Go 泛型变得更加灵活和强大，支持了多种类型操作，同时保证了类型安全。
• o 使用 Go 标准库中的预定义约束或自定义约束，可以轻松限制类型参数的范围，确保代码的高效性与可维护性。
• o 通过泛型实现的通用算法和数据结构，能够减少重复代码，并提高代码复用性。