Go泛型系列：Slices 包講解
大家好，我是 polarisxu。
前段時間，Russ Cox 明確了泛型相關的事情，原計劃在標準庫中加入泛型相關的包，改放到 golang.org/x/exp 下。
目前，Go 泛型的主要設計者 ianlancetaylor 完成了 slices 和 maps 包的開發，代碼提交到了 golang.org/x/exp 中，如果經過使用、討論等，社區認可后，預計在 1.19 中會合入標準庫中。
今天，通過學習 slices 包，掌握 Go 泛型的使用方法。
01 為什么增加 slices 包
標準庫有 bytes 和 strings 包，分別用來處理 []byte 和 string 類型，提供了眾多方便的函數，但對普通的 slice，卻沒有相關的包可以使用。
比如 bytes 和 strings 都有 Index 函數，用來在 []byte 或 string 查找某個 byte 或字符串的索引。對于普通的 slice，沒法寫一大堆包來處理，只能用戶自己實現，這也是沒有泛型的弊端。
提供 bytes 和 strings，主要是因為它們使用頻率高
現在有了泛型，可以實現一些便利的 slice 操作方法，必須要針對某一個具體類型的 slice 都實現一遍相同的功能。
02 constraints 包
繼續講解 slices 包之前，先看看 contraints 包。
該包定義了一組用于類型參數(泛型)的有用約束，這個包已經確定在 Go 1.18 標準庫中包含，截止目前(2021.11.27)，該包定義了 6 個約束類型：
- // Signed is a constraint that permits any signed integer type.
- // If future releases of Go add new predeclared signed integer types,
- // this constraint will be modified to include them.
- type Signed interface {
- ~int | ~int8 | ~int16 | ~int32 | ~int64
- }
- // Unsigned is a constraint that permits any unsigned integer type.
- // If future releases of Go add new predeclared unsigned integer types,
- // this constraint will be modified to include them.
- type Unsigned interface {
- ~uint | ~uint8 | ~uint16 | ~uint32 | ~uint64 | ~uintptr
- }
- // Integer is a constraint that permits any integer type.
- // If future releases of Go add new predeclared integer types,
- // this constraint will be modified to include them.
- type Integer interface {
- Signed | Unsigned
- }
- // Float is a constraint that permits any floating-point type.
- // If future releases of Go add new predeclared floating-point types,
- // this constraint will be modified to include them.
- type Float interface {
- ~float32 | ~float64
- }
- // Complex is a constraint that permits any complex numeric type.
- // If future releases of Go add new predeclared complex numeric types,
- // this constraint will be modified to include them.
- type Complex interface {
- ~complex64 | ~complex128
- }
- // Ordered is a constraint that permits any ordered type: any type
- // that supports the operators < <= >= >.
- // If future releases of Go add new ordered types,
- // this constraint will be modified to include them.
- type Ordered interface {
- Integer | Float | ~string
- }
前面 3 個是整型相關類型約束，Float 是浮點型約束，Complex 是負數類型約束，而 Ordered 表示支持排序的類型約束，表示支持大小比較的類型。
之前文章：《Go泛型系列：Go1.18 類型約束那些事》提到，約束語法變更了，一個是 | 符號，一個是 ~，上面定義中，很多地方都用到了 ~ 符號，它表示出了類型自身，底層類型是它的類型也適用該約束。
03 slices 包詳解
目前，slices 包有 14 個函數，可以分成幾組：
- slice 比較
- 元素查找
- 修改 slice
- 克隆 slice
其中，修改 slice 分為插入元素、刪除元素、連續元素去重、slice 擴容和縮容。
slice 比較
比較兩個 slice 中的元素，細分為是否相等和普通比較：
- func Equal[E comparable](s1, s2 []E) bool
- func EqualFunc[E1, E2 any](s1 []E1, s2 []E2, eq func(E1, E2) bool) bool
- func Compare[E constraints.Ordered](s1, s2 []E) int
- func CompareFunc[E1, E2 any](s1 []E1, s2 []E2, cmp func(E1, E2) int) int
其中 comparable 約束是語言實現的(因為很常用)，表示可比較約束(相等與否的比較)。主要，其中的 E、E1、E2 等，只是泛型類型表示，你定義時，可以用你喜歡的，比如 T、T1、T2 等。
看一個具體的實現：
- func Equal[E comparable](s1, s2 []E) bool {
- if len(s1) != len(s2) {
- return false
- }
- for i, v1 := range s1 {
- v2 := s2[i]
- if v1 != v2 {
- return false
- }
- }
- return true
- }
沒有什么特別的，只不過把 s1、s2 當成同類型的 slice 進行操作而已。
元素查找
在 slice 中查找某個元素，分為普通的所有查找和包含判斷：
- func Index[E comparable](s []E, v E) int
- func IndexFunc[E any](s []E, f func(E) bool) int
- func Contains[E comparable](s []E, v E) bool
其中，IndexFunc 的類型參數沒有使用任何約束(即用的 any)，說明查找是通過 f 參數進行的，它的實現如下：
- func IndexFunc[E any](s []E, f func(E) bool) int {
- for i, v := range s {
- if f(v) {
- return i
- }
- }
- return -1
- }
參數 f 是一個函數，它接收一個參數，類型是 E，是一個泛型，和 IndexFunc 的第一個參數類型 []E 的元素類型保持一致即可，因此可以直接將遍歷 s 的元素傳遞給 f。
修改 slice
一般不建議做相關操作，因為性能較差。如果有較多這樣的需求，可能需要考慮更換數據結構。
- // 往 slice 的位置 i 處插入元素（可以多個）
- func Insert[S ~[]E, E any](s S, i int, v ...E) S
- // 刪除 slice 中 i 到 j 的元素，即刪除 s[i:j] 元素
- func Delete[S ~[]E, E any](s S, i, j int) S
- // 將連續相等的元素替換為一個，類似于 Unix 的 uniq 命令。Compact 修改切片的內容，它不會創建新切片
- func Compact[S ~[]E, E comparable](s S)
- func CompactFunc[S ~[]E, E any](s S, eq func(E, E) bool) S
- // 增加 slice 的容量，至少增加 n 個
- func Grow[S ~[]E, E any](s S, n int) S
- // 移除沒有使用的容量，相當于縮容
- func Clip[S ~[]E, E any](s S) S
以上類型約束都包含了兩個：
- S ~[]E：表明這是一個泛型版 slice，這是對 slice 的約束。注意 [] 前面的 ~，表明支持自定義 slice 類型，如 type myslice []int
- E any 或 E comparable：對上面 slice 元素類型的約束。
克隆 slice
即獲得 slice 的副本，會進行元素拷貝，注意，slice 中元素的拷貝是淺拷貝，非值類型不會深拷貝。
- func Clone[S ~[]E, E any](s S) S {
- // Preserve nil in case it matters.
- if s == nil {
- return nil
- }
- return append(S([]E{}), s...)
- }
04 總結
因為泛型的存在，同樣的功能，對不同類型的 slice 再也不用寫多份代碼。因為一些功能很常見，因此 Go 官方將其封裝，將來會在標準庫中提供。
出于謹慎考慮，slices 包不會在 1.18 中包含，如果你需要用到 slices 中的功能，可以采用從 slices 代碼中復制的方式，個人覺得依賴 golang.org/x/exp 還是不太好。
slices 源碼地址：https://github.com/golang/exp/blob/master/slices/slices.go。
