generic

Generic

• Generic
  • 0. 前言
  • 1. 什麼是泛型 (Generic)
  • 2. Type Parameters
  • 3. Go Generic
    • 3.1 自定義限制條件
    • 3.2 實作
    • 3.3 Option 實作
      • option/main.go
  • 4. 實作 Scala 相關 Monadic 功能。
    • 4.1 與 Scala 的區別
  • 備註 (Go 1.17 時期的實驗，保留備份)
    • Go 1.17 支援
      • generic_1.17/main.go
      • generic_1.17/Makefile
    • Go2Go
      • 自行編譯 Go2Go 工具
      • Go2Go 實作
        • generic_go2go/main.go2
        • generic_go2go/Makefile
        • generic_go2go/main.go

0. 前言

目前 Go 泛型 (Generic) 正在實作中，預計在 2022 年的 Go 1.18 版推出。相關的說明，可以看：

1. A Proposal for Adding Generics to Go
2. Type Parameters Proposal

像 Java / Scala 都有支援泛型，因 GO 本身沒有 OOP，在彈性上，不如 Java / Scala。

1. 什麼是泛型 (Generic)

因為 Go 是強型別語言，當某些資料型別(如：int, float64)，有共同的行為(如: Add)時，我們必須為每種資料型別，實作相同行為。如：

func AddInt(a, b int) int {
	return a + b
}

func AddFloat(a, b float64) float64 {
	return a + b
}

上述實作中，AddInt 與 AddFloat 中，除了資料型別外，程式碼都相同 return a + b。

如果想達到共用的目的，可以使用 interface{} 與 Type Assertion 機制實作。但實作上會比較麻煩，且只能在執行時期確認資料型別是否正確，也會造成系統的不穩定。

因此泛型 (Generic) 的機制就是想要達到：

1. 在編譯時期檢查資料型別是否符合。
2. 達到程式碼共用。

2. Type Parameters

泛型有一個很重要觀念，就是 Type Parameters 。一般我們很熟悉 Function 的參數與回傳值，都有各自的資料型別，如 func AddInt(a, b int) int。 Type Parameters 的概念是 資料型別 也是 Function 的一種參數。在 func AddInt(a, b int) int 裏，當 int 也是 AddInt 的參數時，我們就有更多實作上的彈性。

3. Go Generic

在泛型依然要定義可支援的資料型別，如：Add[T Number] 中的 T 就被限制 (Constraint) 是 Number。

Go 內建的限制條件：

• any: 沒有限制，可以是任何資料型別。
• comparable: 支援 == 與 != 操作的資料型別。
  • map 內的 key 的資料型別，一定要是 comparable。
• constraints: Go 1.18 新增一組 package 定義: Signed, Unsigned, Integer, Float, Complex, Ordered。

目前 Go 1.18 尚不支援在 Method 使用 Type Parameters，預計在 Go 1.19 版本會才支援。

3.1 自定義限制條件

可以自定義限制條件，如：

type Number interface {
	int, int8, int16, int32, int64,
		uint, uint8, uint16, uint32, uint64,
		float32, float64
}

1. 宣告新的限制條件為 Number: type Number interface

2. 設定此條件下，支援的資料型別：

   int, int8, int16, int32, int64,
           uint, uint8, uint16, uint32, uint64,
           float32, float64

3. ~: Go 的 constraints 下，會發現 ~ 的用法，如下：

   type Signed interface {
     ~int | ~int8 | ~int16 | ~int32 | ~int64
   }

   主要是使用 Type Declaration 來定義新型別時，也會被視為該 constraint。比如：type Status int, 則新的型別 Status 也會被視做 Signed。

3.2 實作

使用自定義的限制條件。

func Add[T Number](a, b T) T {
	return a + b
}

func main() {
	fmt.Println(Add(1, 2), reflect.TypeOf(Add(1, 2)))
	fmt.Println(Add(1.0, 2.0), reflect.TypeOf(Add(1.0, 2.0)))
}

1. 泛型宣告：func Add[T Number](a, b T) T
   1. 定義資料型別的限制條件：[T Number]
   2. 將原本 Function 中資料型別宣告，改成 T。如：func AddInt(a, b int) int => func Add[T Number](a, b T) T 中 int => T。

3.3 Option 實作

實作 Scala 的 Option。Scala Option 有兩種 subtype：

• Some: 可視為有值，非 nil。
• None: 可視為 nil。

Java, Scala, 及 Go 都有 Nil (null) 設計，工程師常常取得 Reference Type 後，沒有檢查是否為 nil，而造成 Nil panic。Option 最原始的設計就是要強迫檢查。

Java 可以看 Google Guava Optional

option/main.go

@import "option/main.go" {as="go" class="line-numbers" highlight="74,107,108"}

1. 透過 OptionMap，運算 Option 內的值，如果是 None，則不做運算。上述範例是將數字轉成字串。
2. 透過 OptionEquals，比對兩者是否相同，因為用到 == 運算，因此 T 必須是 comparable。

• OptionEquals(None[int64](), None[int]()): 型別不同，在 compile 會錯誤。
• OptionEquals(None[[]int64](), None[[]int64]()): []int64 不是 comparable，因此 compile 也會錯誤。

4. 實作 Scala 相關 Monadic 功能。

GoScala (gs)，依據 Golang 的特性，實作 Scala Collection 中常用的 Monadic 相關的功能，如：

• Exists
• Forall
• Foreach
• Filter
• FloatMap
• Map
• Group
• AndThen (Function)
• Componse (Function)

依 Scala 的設計，目前實作：

1. Either
2. Try
3. Option
4. Slice
5. Map
6. Future

4.1 與 Scala 的區別

1. Go 沒有繼承，因此沒有 Scala constaint 的 Lower / Upper Type Bounds.
2. Java / Scala 有 Exception 設計，在 Go 使用 error。
3. Scala 中的 Partial Function 設計，在 Go 使用 type Partial[T, R any] func(T) (R, bool) 實作。

## 4. Summary

Generic 即將在 2022 年 2 月推出，之後 Go 相關的 eco-system 又會是一場大改版。可以在這段時間多多預習。

備註 (Go 1.17 時期的實驗，保留備份)

Go 1.17 支援

目前 Go 1.17 版本，有支援編譯 Generic 語法。在編譯時，加入 -gcflags=-G=3。

generic_1.17/main.go

@import "generic_1.17/main.go" {class="line-numbers"}

generic_1.17/Makefile

@import "generic_1.17/Makefile" {as="makefile" class="line-numbers"}

由於還在實驗中，目前 1.17 版本不允許將 Generic 相關的實作公開，也因此上述程式，都只能用 private 形式。如果改成 public (改大寫)，則會 compile 錯誤。

Go2Go

Go 官方，有提供練習 Generic 語法網站：The go2go Playground。原理是先將有泛型的程式碼，轉成沒有泛型的程式碼，再編譯執行。

也可以自行編譯 Go2Go 的工具。

自行編譯 Go2Go 工具

我自己環境的設定方式如下：

1. 切換至 HOME 目錄。
2. 執行 git clone -b dev.go2go git@github.com:golang/go.git goroot。
3. 進到 goroot/src 執行 all.bash 進行編譯。
4. 執行 ~/goroot/bin/go version 確認版本。
5. 如果要開始實作大型專案，則需要設定 GO2PATH 環境變數。
   • 在 HOME 目錄下，建立 go2 目錄，並設定環境變數 $GO2PATH。

可以參考 goroot/src/cmd/go2go/testdata Generic 與 Monoid 範例可學習。

Go2Go 實作

要使用 Go2GO 必須將程式碼的副檔案，改成 *.go2。使用 ~/goroot/bin/go tool go2go build 方式編譯程式。編譯完成後，會看到 go2go 產生的程式碼 main.go 。

generic_go2go/main.go2

@import "generic_go2go/main.go2" {as="go" class="line-numbers"}

generic_go2go/Makefile

@import "generic_go2go/Makefile" {as="makefile" class="line-numbers"}

generic_go2go/main.go

@import "generic_go2go/main.go" {class="line-numbers"}