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Golang 使用接口实现泛型

2020-06-10 04:02:44 admin 486

更新：关于泛型，我找到了一片很棒的文章，或许我会抽空把这部分再梳理一下。  
[复合模式和高阶函数](https://links.jianshu.com/go?to=%255Bhttps%3A%2F%2Ffaiface.github.io%2Fpost%2Fhow-
i-built-audio-lib-composite-
pattern%2F%255D%28https%3A%2F%2Ffaiface.github.io%2Fpost%2Fhow-i-built-audio-
lib-composite-pattern%2F%29)

* * *

在C/C++中我们可以使用泛型的方法使代码得以重复使用，最常见例如stl functions：`vector<int> vint` or
`vector<float> vfloat`等。这篇文章将使用interface{...}接口使Golang实现泛型。

interface{...}是实现泛型的基础。如一个数组元素类型是interface{...}的话，那么实现了该接口的实体都可以被放置入数组中。注意其中并不一定必须是空接口（简单类型我们可以通过把他转化为自定义类型后实现接口）。为什么interface中要声明方法：因为当我们需要对数组内数据进行操作时（如比较大小），我们需要为这个操作声明一个自定义的方法。换言之，只有实现了这个方法的实体才允许被加入进数组中。

## 基础Demo

在下面演示的Demo中，我们将实现一个最简单的vector，并实现插入时排序的功能。

type Comper interface{
        Lessthan (Comper) bool
    }
    type Sdata struct{
        data []Comper
    }
    
    func (t *Sdata) Push (item Comper){
        t.data = append(t.data, item)
        for k,v:=range t.data{
            if item.Lessthan(v) {    //调用接口定义的方法
                //排序操作
                break
            }
        }
    }

如此便实现了一个最简单的Demo，使用Sdata的数组元素必须先实现Lessthan方法：

type Myint int
    
    func (t Myint) Lessthan (x Comper) bool {
        return t<x.(Myint)
    }
    func main() {
        mydata := Sdata{make([]Comper, 0)}
        for i:=10;i>0;i--{
            mydata.Push((Myint(i)))
        }
        fmt.Println(mydata)
    }

但这个Demo的缺点也有许多，一是简单类型元素无法使用Sdata进行排序，二是不支持并发，在并发的情况下会产生不可预料的结果。

## 通过Reflect支持简单类型的Demo

为要支持简单类型，我们只能使用空接口作为数组元素类型。这时候我们的程序逻辑应该是这样：如果这是一个简单类型，那么我们直接调用内置的"<"与">"进行比较；如果这不是一个简单类型，那么我们仍旧调用Lessthan方法：

type Comper interface{
        Lessthan (Comper) bool
    }
    type Sdata struct{
        data []interface{}
    }
    
    func (t *Sdata) Push (item interface{}){
        for _,v:=range t.data{
            if reflect.TypeOf(item).Implements(reflect.TypeOf(new(Comper)).Elem()) {
                citem:=item.(Comper)
                cv:=v.(Comper)
                if citem.Lessthan(cv) {
                    //要执行的操作
                    break
                }
            }else{
                x,v:=reflect.ValueOf(item),reflect.ValueOf(v)
                switch x.Kind() {
                case reflect.Int:
                case reflect.Int8:
                case reflect.Int16:
                    /*...*/
                    //x, y:=x.Int(), y.Int()
                    /*...*/
                    break
                case reflect.Uint:
                    /*...*/
                }
            }
        }
    }

**利用reflect判断item的类型**
：`reflect.TypeOf(item).Implements(reflect.TypeOf(new(comper)).Elem())`，即item类型是否实现了comper接口类型。`TypeOf(new(comper))`是一个指针ptr，`Elem()`将指针转为值。如果该函数返回值为true，则可将item和v从interface{}强制转为Comper接口，调用Lessthan(...)；当然你也可以使用类型断言，那种方式更简单也更常用，我在这儿只是尝试一下使用反射的方法：`if
v,ok:=item.(comper); ok{...}`  
**不能直接对value类型进行大小比较**
：value类型不能通过">"与"<"直接比较大小，即使我们知道他是简单类型。作者还没有找到简单的方法能直接转化值为简单类型并比较，因此采用了枚举的方法。若有更简便的方法，也请告知。  
**如果使用实例指针实现接口** ：这是一个比较难以发现的问题，涉及到golang的类型系统。也就是说，如果我们实现Lessthen的方法是这样`func
(t` **`*`**`Myint) Lessthan (x Comper)
bool`，那么很有可能你的断言item类型就要失败了。我们可以看一下此时item的类型：

fmt.Println(reflect.TypeOf(t.data[0]))  //main.XXX

这不是我们期待的，因为我们知道只有`*T`类型的方法集才是`S和*S`，而`T`类型的方法集只有`S`。很明显，main.XXX的方法集里不包括Lessthan方法，只有`*main.XXX`才包括。所以正确的使用方法是，在最初赋值的时候就赋值给指针类型：

mi := Myint(i)
    mydata.Push(&mi)

当然，在编些一个大型库的时候，这种写法并不好看并显累赘。具体解决方法查看后文 **总由使用者传递指针参数过于繁琐的解决方法**

## 多接口分层Demo

空接口其实只是一个特殊用例，我们将其推广后即可发现，我们可以定义多个接口，声明多种方法，实例实现了若干种方法便有权限调用若干函数：  
例如我们可以赋予读取权限，写入权限与删除权限，来对应不同需求：

type Reader interface {
        Read () interface{}
    }
    type Writer interface {
        Write (Writer)
    }
    type ReadWriter interface {
        Reader
        Writer
    }
    type Remover interface {
        Remove ()
    }
    
    type Sdata struct {
        data []interface{}
    }
    
    func (t *Sdata)Get(i int)interface{}{
        if len(t.data) == 0{return nil}
        if reflect.TypeOf(t.data[0]).Implements(reflect.TypeOf(new(Reader)).Elem()) == true{
            return t.data[i].(Reader).Read()
        }
    }
    
    func (t *Sdata)Modify(i int, w Writer){
        // if reflect.TypeOf(t.data[0]).Implements(reflect.TypeOf(new(ReadWriter)).Elem()) == true
        if _,ok:=t.data[0].(ReadWriter);ok{
            t.data[i].(Writer).Write(w)
        }
    }
    //......

自定义Myint类型并实现Reader，Writer接口：

type Readint int
    func (t Readint) Read() interface{}{
        return int(t)
    }
    //---------------------------------------------
    type Myint int
    func (t Myint) Read() interface{}{
        return int(t)
    }
    func (t *Myint) Write(w Writer){
        *t = *w.(*Myint)
        return
    }
    
    func main() {
        mydata := Sdata{make([]interface{}, 1)}
        var u,v Myint = 5,6
        mydata.data[0] = &u
        fmt.Println("Myint is ", mydata.Get(0))
        mydata.Modify(0,&v)
        fmt.Println("Myint is ", mydata.Get(0))
    
        var ru Readint = 100
        readdata := Sdata{make([]interface{}, 1)}
        readdata.data[0] = &ru
        fmt.Println("Readint is ", readdata.Get(0))
        //var rv Readint = 101
        readdata.Modify(0,&v)  //事实上，如果传递rv则编译根本不会通过。
        fmt.Println("Readint is ", readdata.Get(0))
    }

运行结果：

Myint is  5
    Myint is  6
    Readint is  100
    Readint is  100

说明：如果因为认为上述代码传递`&rv`根本不会通过编译而不去作类型检查，这是不可取的。因为对于空接口interface{}而言，无所谓实体的类型，只在乎是否实现方法，因此传递`&v`是合情合理的。另外，因为该Demo是一个简易版本，所以判断权限部分仅仅根据判断第0个元素的权限。事实上，判断权限应该在初始化时完成并将其存储在结构体变量中。

## 总由使用者传递指针参数过于繁琐的解决方法

如果我们编写一套库，库的使用者无论何时都必须使用`&v`的方式传递参数，这显然是不够友好的。传递指针类型参数的作用并不是为了传递地址，只是传递值，并且告诉编译器，这个实例需要`*S`的方法集而已。那么我们在编写库的时候完全可以为使用者加上这个方法集，让使用者通过值的方式传递参数时也能调用`*S`方法。注意此时`Modify`函数参数中对`Writer`接口的限制可以取消（若不取消，也无法传递值类型），替换成`interface{}`即可。  
**解决方案** ：库先检查其传递的类型：当使用者传递值类型时，库为其自动创建一个指针类型的实例并复制参数的值；将新创建的指针类型传递给相应函数。

//将 interface{T} 转变为 interface{*T}
    func transform(w interface{})interface{}{
        pv:=reflect.New(reflect.TypeOf(w))
        pv.Elem().Set(reflect.ValueOf(w))
        return pv.interface{}
    }

图示：

Reflect Rules.jpg

最后，我们略微修改函数使得函数能够通过值传递参数。

func (t *Sdata)Modify(i int, w interface{}){
        // if reflect.TypeOf(t.data[0]).Implements(reflect.TypeOf(new(ReadWriter)).Elem()) == true
        if _,ok:=t.data[0].(ReadWriter);ok{
            t.data[i].(Writer).Write(w)
        } else {
            t.data[i].(Writer).Write(transform(w))
        }
    }

最后关于并发的问题，套用读写锁即可。过于简单不再通过Demo验证。

我在[Github - simple-
stl](https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fovenvan%2Fsimple-
stl)上简单完成了一套类似于 c++
stl库，包括适配器，泛型等，以及两个数据容器vector和stack。较全面覆盖了本文中的内容，欢迎下载查看并给出意见。

转载文章，原文链接： Golang 使用接口实现泛型

关键字词golang 泛型

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