Go 泛型接口的正確打開方式，看看幾個(gè)例子！
自從 Go 引入泛型以來，大家在泛型上最常討論的點(diǎn)之一就是 如何設(shè)計(jì)/使用約束（constraints）。
甚至連 Go 官方都出了多篇博文來頻頻介紹這個(gè)知識點(diǎn)。今天就來源于：
圖片
我們知道泛型的類型參數(shù)可以被限制在 cmp.Ordered、comparable 之類的集合：
圖片
但有一個(gè)容易被忽視的事實(shí)是：接口本身也是類型，它們也能有類型參數(shù)。
這意味著我們可以用 “泛型接口” 來更優(yōu)雅地表達(dá)某些約束關(guān)系，尤其是涉及 元素自身比較、組合約束、指針接收者 這些場景。
下面我們就結(jié)合以下幾個(gè)例子，結(jié)合著來快速理解這個(gè)特性。
從一個(gè)樹開始：比較與約束
假設(shè)我們要寫一個(gè)泛型二叉搜索樹。
最簡單的做法是直接用 cmp.Ordered：
type Tree[E cmp.Ordered] struct {
root *node[E]
}
func (t *Tree[E]) Insert(element E) {
t.root = t.root.insert(element)
}
type node[E cmp.Ordered] struct {
value E
left *node[E]
right *node[E]
}
func (n *node[E]) insert(element E) *node[E] {
if n == nil {
return &node[E]{value: element}
}
switch {
case element < n.value:
n.left = n.left.insert(element)
case element > n.value:
n.right = n.right.insert(element)
}
return n
}這樣寫很直觀，但有個(gè)問題：它只適用于內(nèi)置可比較的類型（int、string 等）。
如果我想存 time.Time 呢？就用不了了。
常見解法是要求用戶傳一個(gè)比較函數(shù)：
type FuncTree[E any] struct {
root *funcNode[E]
cmp func(E, E) int
}
func NewFuncTree[E any](cmp func(E, E) int) *FuncTree[E] {
return &FuncTree[E]{cmp: cmp}
}
func (t *FuncTree[E]) Insert(element E) {
t.root = t.root.insert(t.cmp, element)
}這當(dāng)然能跑，但有兩個(gè)缺點(diǎn)：
- 必須顯式初始化，不能用零值直接用。
- 調(diào)用
cmp是函數(shù)調(diào)用，編譯器不太好內(nèi)聯(lián)，性能可能受影響。
能不能換個(gè)思路？答案就是：泛型接口。
用泛型接口表達(dá) “自比較”
如果我們定義一個(gè)接口：
type Comparer interface {
Compare(Comparer) int
}看似不錯(cuò)，但寫起來很尷尬：方法參數(shù)是 Comparer，每個(gè)類型都要強(qiáng)轉(zhuǎn)回來，非常不 Go。
改進(jìn)后：
type Comparer[T any] interface {
Compare(T) int
}這樣就好多了。比如 time.Time 有個(gè) Compare(Time) int 方法，自然就實(shí)現(xiàn)了 Comparer[time.Time]。
進(jìn)一步，我們就能寫一個(gè)支持自比較的樹：
type MethodTree[E Comparer[E]] struct {
root *methodNode[E]
}
func (t *MethodTree[E]) Insert(element E) {
t.root = t.root.insert(element)
}
type methodNode[E Comparer[E]] struct {
value E
left *methodNode[E]
right *methodNode[E]
}
func (n *methodNode[E]) insert(element E) *methodNode[E] {
if n == nil {
return &methodNode[E]{value: element}
}
sign := element.Compare(n.value)
switch {
case sign < 0:
n.left = n.left.insert(element)
case sign > 0:
n.right = n.right.insert(element)
}
return n
}好處是：
time.Time這種自帶Compare方法的類型直接能用。- 容器仍然支持零值初始化。
再和 map 結(jié)合：需要 comparable
如果我們想基于樹實(shí)現(xiàn)一個(gè) OrderedSet，里面加個(gè) map 來做 O(1) 查詢：
type OrderedSet[E Comparer[E]] struct {
tree MethodTree[E]
elements map[E]bool
}
func (s *OrderedSet[E]) Has(e E) bool {
return s.elements[e]
}結(jié)果編譯報(bào)錯(cuò)：
invalid map key type E (missing comparable constraint)因?yàn)?Go 要求 map key 必須是 comparable。
這時(shí)有三種寫法：
- 在
Comparer接口里直接嵌入comparable。 - 定義一個(gè)新的
ComparableComparer接口。 - 在
OrderedSet類型參數(shù)約束里 inline：
type OrderedSet[E interface {
comparable
Comparer[E]
}] struct { ... }哪種方式用，看團(tuán)隊(duì)習(xí)慣，但推薦避免不必要的全局約束，盡量在具體類型上加。
泛型接口不必過度約束
再看一個(gè)常見場景。
定義一個(gè)通用集合接口：
type Set[E any] interface {
Insert(E)
Delete(E)
Has(E) bool
All() iter.Seq[E]
}這里的泛型參數(shù)最好只約束成 any，而不是強(qiáng)加 comparable 或 Comparer，因?yàn)椴煌瑢?shí)現(xiàn)有不同需求。
例如基于 map 的實(shí)現(xiàn)必須要求 comparable，而基于 Tree 的則不需要。
指針接收者的坑
如果我們用 Set 來實(shí)現(xiàn)一個(gè)去重函數(shù) Unique，會(huì)遇到一個(gè)尷尬點(diǎn)：
- 有些實(shí)現(xiàn)（比如
OrderedSet）的方法用指針接收者。 - 如果我們在泛型函數(shù)里聲明
var seen S，當(dāng)S是*OrderedSet時(shí)，它會(huì)被初始化成nil，調(diào)用就 panic。
解決方案是：用一個(gè)額外的類型參數(shù)約束“必須是某個(gè)類型的指針”：
type PtrToSet[S, E any] interface {
*S
Set[E]
}
func Unique[E, S any, PS PtrToSet[S, E]](...) { ... }這樣寫雖然麻煩，但至少能表達(dá)出“S 的指針實(shí)現(xiàn)了 Set”這個(gè)語義。Go 編譯器還能幫我們推斷最后一個(gè)參數(shù)，使用時(shí)還算順手。
是否要約束指針接收者？
這類寫法會(huì)讓函數(shù)簽名變得很 “嚇人”。很多時(shí)候，我們其實(shí)不需要這么復(fù)雜的約束，可以換個(gè)角度：
例如，我們本來寫 Unique 想返回一個(gè) iter.Seq[E]，但其實(shí)它內(nèi)部要構(gòu)建一個(gè)集合，結(jié)果已經(jīng)全存下來了，那干脆讓調(diào)用方自己傳 Set 進(jìn)來就好：
func InsertAll[E any](set Set[E], seq iter.Seq[E]) {
for v := range seq {
set.Insert(v)
}
}這樣簡單明了，還能讓不同實(shí)現(xiàn)的 Set 都能復(fù)用。
例如，最簡單的 map 版：
type HashSet[E comparable] map[E]bool
func (s HashSet[E]) Insert(v E) { s[v] = true }
func (s HashSet[E]) Delete(v E) { delete(s, v) }
func (s HashSet[E]) Has(v E) bool { return s[v] }
func (s HashSet[E]) All() iter.Seq[E] { return maps.Keys(s) }用接口值，而不是復(fù)雜約束，往往更容易讀懂，也更靈活。
總結(jié)
泛型接口是個(gè)很有意思的工具，能幫我們更自然地表達(dá)一些約束關(guān)系。
以下是幾個(gè)要點(diǎn)：
- 可以用泛型接口來約束元素必須支持“和自己比較”。
- 組合
Comparer和comparable，能寫出更強(qiáng)大的容器類型。 - 接口定義最好保持寬松，把具體約束交給實(shí)現(xiàn)。
- 如果因?yàn)橹羔樈邮照吒愠龊軓?fù)雜的泛型函數(shù)簽名，不妨退一步，改用接口值。
泛型給了 Go 更大的表達(dá)能力，但也帶來了復(fù)雜性。
當(dāng)然，我還是建議能用簡單方案解決的，就別上太花哨的寫法。真的容易累人。
