Golang在1.18版本支持了泛型，写过java/c++等语言的可能对泛型有一定的了解。那么泛型到底是什么呢？他有什么作用呢？

为什么需要泛型

  为什么需要泛型呢？Golang是强类型语言，任何变量或者函数参数，都需要定义明确的参数类型。假设我们需要实现这么一个函数，输入两个参数，函数返回其相加的值，输入参数可以是两个整型int，浮点数float，还有可能是字符串等等，这时候通常怎么办？定义多个函数实现吗？如下面程序所示：

//定义多个函数实现
func twoIntValueSum(a, b int) int {
    return a + b
}

func twoFloatValueSum(a, b float32) float32 {
    return a + b
}

func twoStrValueSum(a, b string) string {
    return a + b
}

//定义一个函数，类型是interface{}

  这样就可能导致存在大量重复代码，而且调用方还需要根据参数类型决定调用哪一个方法。还能怎么办呢？只定义一个函数，只是参数是interface{}，函数内部通过反射等方式，执行对应的操作，如下面程序：

func twoValueSum(a, b interface{}) (interface{}, error)  {
    if reflect.TypeOf(a).Kind() != reflect.TypeOf(b).Kind() {
        return nil, errors.New("two value type different")
    }

    switch reflect.TypeOf(a).Kind() {
    case reflect.Int:
        return reflect.ValueOf(a).Int() + reflect.ValueOf(b).Int(), nil
    case reflect.Float64:
        return reflect.ValueOf(a).Float() + reflect.ValueOf(b).Float(), nil
    case reflect.String:
        return reflect.ValueOf(a).String() + " " + reflect.ValueOf(b).String(), nil
    default:
        return nil, errors.New("unknow value type")
    }
}

  使用反射实现的话，依赖反射性能较低，二来可以看到输入参数和返回值都是interface{}，使用方还需要多执行一步返回值类型转换，而且反射相对而言还是比较复杂的。

泛型初体验

  那么还有其他什么办法吗？这就要说到Go 1.18版本实现的泛型了，泛型相当于定义了一个函数模板，真正调用函数的时候，再确定参数以及返回值等具体类型，基于泛型实现上述功能如下：

package main

import "fmt"

func main() {

    ret := twoValueSum[int](100, 200)
    fmt.Println(ret)

    ret1 := twoValueSum[string]("hello ", "world")
    fmt.Println(ret1)
}

func twoValueSum[T int | float64 | string](a T, b T) T {
    return a + b
}

  泛型类型或者泛型函数定义的语法格式可以描述为[Identifier TypeConstraint]，上述程序中的T就是标识符（Identifier），int等就是TypeConstraint（类型限制，也就是说twoValueSum函数的输入参数类型只能是这几种，不能是其他的），注意在调用具体函数时，需要声明真正的类型。

  下面举几个泛型程序事例，介绍下泛型类型常见定义方式（泛型函数参考twoValueSum函数定义）：

//定义切片类型，元素类型可以是int，float64或者string
type Slice[T int|float64|string ] []T
//实例化变量arr1，注意声明了切片元素类型为int
var arr1 Slice[int] = []int{1, 2, 3} 
//实例化变量arr2，注意声明了切片元素类型为string
var arr2 Slice[string] = []string{"Hello", "World"} 

//自定义map类型，key只能是string，value可以是int、float32或者float64
type DefineMap[KEY string, VALUE int | float32 | float64] map[KEY]VALUE  
var m DefineMap[string, int] = map[string]int{
    "zhangsan": 89,
    "lisi":  80,
}

  再举一个例子，假设想实现一个切片比较的函数（类似于字符串的字典序比较），该怎么定义呢？参数可以是[]int,[]float,[]string等等，只要元素可比较即可。参考官方给的事例：

//定义浮点数类型集合，
type Float interface {
    ~float32 | ~float64
}
//定义有符号整数集合
type Signed interface {
    ~int | ~int8 | ~int16 | ~int32 | ~int64
}
//定义无符号整数集合
type Unsigned interface {
    ~uint | ~uint8 | ~uint16 | ~uint32 | ~uint64 | ~uintptr
}
//定义整数集合
type Integer interface {
    Signed | Unsigned
}

//定义可比较类型集合：整数，浮点数，字符串
type Ordered interface {
    Integer | Float | ~string
}

//Compare函数需要输入两个切片，切片元素类型必须是可排序的，这里限制为类型Ordered
func Compare[E Ordered](s1, s2 []E) int
//二分法实现函数，输入切片以及查找元素，切片元素类型必须是可排序的，这里限制为类型Ordered
func BinarySearch[E Ordered](x []E, target E) (int, bool)

  注意目前Go语言标准库还没有使用泛型（Go作者不建议），不过有几个实验库使用了泛型，有兴趣的读者可以查阅：

golang.org/x/exp/constraints
Constraints that are useful for generic code, such as constraints.Ordered.

golang.org/x/exp/slices
A collection of generic functions that operate on slices of any element type.

golang.org/x/exp/maps
A collection of generic functions that operate on maps of any key or element type.

  另外，注意符号 ~ ，这是什么意思呢？假设我们定义一个泛型切片类型限制包含int，另外还有一个自定义类型（其实也是int），自定义类型能用来构造该切片吗？如下：

type Slice[T int | float64 | string] []T
type Integer int

var arr Slice[Integer] = []Integer{1,2,3}

//Integer does not implement int|float64|string (possibly missing ~ for int in constraint int|float64|string)

  注意虽然自定义类型Integer其实也就是int，但是这两种类型是不相等的，所以这里才有语法错误"Integer does not implement int"，针对这种情况，Go语言给出的建议是使用符号 ~ 定义，如：

type Slice[T ~int| ~ float64 | ~string ] []T
type Integer int

//编译通过
var arr Slice[Integer] = []Integer{1,2,3}

  更多的泛型语法，以及使用场景，有兴趣的读者继续研究，这里就不一一介绍了。

泛型函数底层是怎么实现的

  最后再思考一个问题，Go语言是如何实现上述泛型事例呢？为什么只定义一个函数实现，就能传递多种类型参数呢？为什么只定义一种变量类型，却能实例化多种类型的变量呢？

  我们以下面的程序为例，看一下编译后的汇编代码，就明白其实现原理了：

package main

import "fmt"

func main() {

    ret := twoValueSum[int](100, 200)
    fmt.Println(ret)

    ret1 := twoValueSum[string]("hello ", "world")
    fmt.Println(ret1)
}


func twoValueSum[T int | float64 | string](a T, b T) T {
    return a + b
}

//go tool compile -S -N -l test.go

"".main STEXT
    //main函数中的函数调用替换了！
    0x0037 00055 (test.go:7)    CALL    "".twoValueSum[go.shape.int_0](SB)
    0x00e4 00228 (test.go:10)    CALL    "".twoValueSum[go.shape.string_0]

//编译阶段生成的两个具体的函数
"".twoValueSum[go.shape.int_0] STEXT
"".twoValueSum[go.shape.string_0] STEXT

  可以看到，我们只定义了一个函数实现twoValueSum，但是Go编译器为我们生成了两个具体的函数（因为我们调用了这两种函数实现），而针对twoValueSum的函数调用，也都在编译过程被替换了。

  需要注意的是，Golang虽然在1.18版本支持了泛型，但是还是不建议在标准库使用，毕竟这次代码变动较大，而且后续泛型可能还会有较大变动，所以线上使用泛型需谨慎。

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