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一文告诉你如何抢先体验Go泛型

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本文首发于我主持的“Gopher部落”知识星球,欢迎大家加入星球,一起学习Go语言!年底前8.8折优惠,不要错过哦!

2020年11月22日,Go核心开发团队技术负责人Russ Coxgolang-dev论坛上确认了Go泛型将在Go 1.18落地(2022.2):

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这对于那些迫切期盼go加入泛型的gopher来说无疑是一个重大利好消息!不过,泛型是把双刃剑!泛型的加入势必会让Go语言的复杂性大幅提升。我很是担心Go加入泛型后会像C++模板那样被“滥用”而形成很多奇技淫巧,这显然不是Go项目组想看到的。因此他们现在在宣传泛型时都是比较谨慎的。Robert GriesemerGopherCon 2020大会上演讲“Typing [Generic] Go”中明确给出了Go泛型的使用时机:

  • 可增强静态类型安全性的时候
  • 可以更高效的使用内存的时候
  • 可以(显著的)提升性能的时候

虽然这不能完全避免滥用,但至少表明了Go团队对泛型使用的态度。“能力越大,责任越大”,大家在使用泛型时务必三思而后行

现在,Go泛型已经处于“箭在弦上不得不发”的状态,作为Gopher,我们能做的就是拥抱它!

离Go 1.18发布还有一年多的时间,对于极其渴望支持泛型的gopher来说,这个时间有点长!好在Go项目组已经提供了一些抢先体验Go泛型语法的方法,这里我们就来全面介绍一下,小伙伴们可以根据自己的情况任选一种抢先体验Go泛型!

1. Go泛型在线playground

2020.6月末,Ian Lance Taylor和Robert Griesemer在Go官方博客发表了文章《The Next Step for Generics》,介绍了Go泛型工作的最新进展。同时,Go团队还推出了可以在线试验Go泛型语法的playground:https://go2goplay.golang.org:

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通过该在线playground,我们可以体验最新的Go泛型语法并查看编译和运行结果。

在线playground的好处就在于可以随时随地访问和体验,体验设备也不局限于计算机,甚至可以使用手机/平板终端。不过该playground在国内访问不畅,并且体验仅局限于单文件的形式,对于复杂一些的项目无法支持。

2. 基于源码编译出go2go工具

Go项目在dev.go2go分支上加入了Go泛型语法的实现,我们可以在本地基于Go项目源码构建出可以用于体验Go泛型的go2go工具。

要想构建go2go工具,我们首先就需要下载Go项目源码。但截至目前,Go项目仓库github.com/golang/go有45000多次提交,在国内以20k/s的速度clone这个仓库那是相当耗时费力,还不一定有好结果(经常断连,一断连,就要重新来过)。当然如果你有高速vpn则另当别论了。这里介绍一个下载github上Go项目源码的过渡方法:利用gitee(码云)建立Go仓库镜像库,然后从码云以2M/s速度下载。步骤如下:

  • 在gitee上建立一个公共仓库,比如:gitee.com/bigwhite/go,在建立仓库时选择“导入现有库”,填入现有库的地址:https:///github.com/golang.go.git,之后,强大的“码云”就会帮助我们快速同步了。

  • 之后我们就可以从码云clone这个仓库:gitee.com/bigwhite/go,2M/s的速度,一分钟内就完成clone。并且码云支持强制从源仓库github.com/golang/go同步最新更新到镜像仓库,十分方便。

$git clone https://gitee.com/bigwhite/go.git

既然我已经在码云建立的go仓库的镜像,各位小伙伴儿们就可以直接clone我的公共库(https://gitee.com/bigwhite/go)来获取go仓库源码了。

接下来,我们来构建go2go工具,主要步骤如下(当前环境为ubuntu,并已安装的go的版本为go 1.15.4 linux/amd64):

  • 切换到dev.go2go分支
// 进入下载后的go仓库源码目录(我这里为~/.bin/go)
$git checkout dev.go2go
Branch 'dev.go2go' set up to track remote branch 'dev.go2go' from 'origin'.
Switched to a new branch 'dev.go2go'

注:ubuntu需安装build-essential(apt-get install build-essential),否则在go源码编译过程可能会出现“fatal error: stdlib.h: No such file or directory”的错误。

  • 编译dev.go2go分支源码

Go源码编译是“一键式”的,并且速度非常快!进入到Go项目源码下的src目录(cd ~/.bin/go/src),执行下面命令:

$./all.bash 

Building Go cmd/dist using /root/.bin/go1.15.4. (go1.15.4 linux/amd64)
Building Go toolchain1 using /root/.bin/go1.15.4.
Building Go bootstrap cmd/go (go_bootstrap) using Go toolchain1.
Building Go toolchain2 using go_bootstrap and Go toolchain1.
Building Go toolchain3 using go_bootstrap and Go toolchain2.
Building packages and commands for linux/amd64.
... ...
ALL TESTS PASSED
---
Installed Go for linux/amd64 in /root/.bin/go
Installed commands in /root/.bin/go/bin
*** You need to add /root/.bin/go/bin to your PATH.

构建后的可执行文件go与gofmt被放在了bin目录下(~/go/bin),为方便使用,我们最好将其所在路径配置到PATH环境变量中。。

  • 验证构建结果
$go version
go version devel +440f144a10 Tue Nov 24 01:29:01 2020 +0000 linux/amd64

如果看到上面结果,说明构建是ok的。

接下来,我们就来使用构建出的go工具体验一下编译运行一个使用泛型语法编写的源文件sort.go2

// sort.go2

package main

import (
    "fmt"
    "sort"
)

type Lang struct {
    Name string
    Rank int
}

type sliceFn[T any] struct {
    s   []T
    cmp func(T, T) bool
}

func (s sliceFn[T]) Len() int           { return len(s.s) }
func (s sliceFn[T]) Less(i, j int) bool { return s.cmp(s.s[i], s.s[j]) }
func (s sliceFn[T]) Swap(i, j int)      { s.s[i], s.s[j] = s.s[j], s.s[i] }

func SliceFn[T any](s []T, cmp func(T, T) bool) {
    sort.Sort(sliceFn[T]{s, cmp})
}

func main() {
    langs := []Lang{
        {"rust", 2},
        {"go", 1},
        {"swift", 3},
    }

    SliceFn(langs, func(p1, p2 Lang) bool { return p1.Rank < p2.Rank })
    fmt.Println(langs) // [{go 1} {rust 2} {swift 3}]
}

go2go是以go tool的一个子命令形式存在的,它支持编译和运行以.go2为后缀的Go源文件,如果让它编译和运行.go文件,它会报如下错误:

$go tool go2go run sort.go
Go file sort.go was not created by go2go

编译运行上面的sort.go2的命令和结果如下:

$go tool go2go run sort.go2
[{go 1} {rust 2} {swift 3}]

有小伙伴可能会说,这个例子也是单一源文件,太简单!那我们接下来就整一个稍复杂些的。go2go这个子命令自带了一些复杂的Go泛型包,这些包的源码被放在了Go仓库源码的src/cmd/go2go/testdata下面:

$tree -LF 2 go2path
go2path
└── src/
    ├── alg/
    ├── chans/
    ├── constraints/
    ├── graph/
    ├── gsort/
    ├── list/
    ├── maps/
    ├── metrics/
    ├── orderedmap/
    ├── sets/
    └── slices/

go2go目前仅支持gopath mode,还不支持module-ware mode。go2go支持专用的GO2PATH环境变量用于指示GOPATH路径,也可以用传统的GOPATH环境变量。为了使用go2go自带的那些样例源码包,我们需要将GOPATH或GO2PATH设置为\$GOROOT/src/cmd/go2go/testdata/go2path。我们在go2path路径下建立我们的样例repo:

$tree -LF 5 go2path
go2path
└── src/
    │   ... ...
    ├── github.com/
    │   └── bigwhite/
    │       └── gsort-demo/
    │           └── demo.go2
    │   ... ...
    └── slices/
        ├── slices.go2
        └── slices_test.go2

// demo.go2
package main

import (
    "fmt"
    "gsort"
)

type Lang struct {
    Name string
    Rank int
}

func main() {
    langs := []Lang{
        {"rust", 2},
        {"go", 1},
        {"swift", 3},
    }

    gsort.SliceFn(langs, func(p1, p2 Lang) bool { return p1.Rank < p2.Rank })
    fmt.Println(langs)
}

我们可以用两种方法运行demo.go2:

// 设置GO2PATH:

~/.bin/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com/bigwhite/gsort-demo$ GO2PATH=$GOROOT/src/cmd/go2go/testdata/go2path go tool go2go run demo.go2
[{go 1} {rust 2} {swift 3}]

或

// 设置GOPATH和关闭GO111MODULE:

~/.bin/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com/bigwhite/gsort-demo$ GOPATH=$GOROOT/src/cmd/go2go/testdata/go2path GO111MODULE=off go tool go2go run demo.go2
[{go 1} {rust 2} {swift 3}]

通过源码构建go2go工具的方法是体验Go泛型最基本的方法,我们还可以定期更新Go项目源码以体验泛型草案的最新变化。我们还可以通过go doc cmd/go2go来查看go2go命令的文档。

3. 使用go2go的docker容器

如果觉得使用源码构建本地可用的go2go工具依然“门槛高”或者繁琐,那么可以利用一些gopher已经上传的现成的docker容器来构建使用了泛型语法的*.go2文件。这里使用的是levonet/golang:go2go

$docker pull levonet/golang:go2go
  • 使用go2go容器编译运行单个*.go2文件

我们还以上面那个sort.go2为例,该文件可以放在任意目录下,然后我们在该文件所在目录下执行下面命令即可编译运行它:

$ docker run --rm -v "$PWD":/go/src/myapp -w /go/src/myapp levonet/golang:go2go go tool go2go run sort.go2
[{go 1} {rust 2} {swift 3}]

这句docker run命令的含义是:将宿主机当前工作目录(即sort.go2所在目录)挂载到容器中的/go/src/myapp下面,并将/go/src/myapp作为当前工作目录,执行go tool go2go run sort.go2

对于复杂的如上面的github.com/bigwhite/gsort-demo的例子,通过docker容器一样可以编译,只不过命令复杂一些:

~/temp/github.com $docker run --rm -v "$PWD":/usr/local/lib/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com -w /usr/local/lib/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com/bigwhite/gsort-demo -e GO2PATH="/usr/local/lib/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path" levonet/golang:go2go go tool go2go run demo.go2
[{go 1} {rust 2} {swift 3}]

我们将github.com目录放在任意目录下,比如:~/temp,然后将当前目录挂载到容器的/usr/local/lib/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com目录下,设定工作目录为/usr/local/lib/go/src/cmd/go2go/testdata/go2path/src/github.com/bigwhite/gsort-demo,然后为容器新增以环境变量GO2PATH,这样我们就可以编译运行demo.go2了。

注1:容器中的GOROOT为/usr/local/lib/go

4. 使用Goland体验Go泛型

著名Go语言IDE产品goland也宣布支持体验最新的Go泛型语法,由于笔者很少使用图形化的IDE,因此各位小伙伴可自行通过这篇博客https://blog.jetbrains.com/go/2020/11/24/experimenting-with-go-type-parameters-generics-in-goland/来了解具体情况。

5. 参考资料

  • levonet/golang – https://hub.docker.com/r/levonet/golang
  • dev.go2go branch – https://go.googlesource.com/go/+/refs/heads/dev.go2go/README.go2go.md

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重度使用Go的“后遗症“,你有吗?

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有一种未经证实的说法:Go诞生于C++程序的漫长构建过程中。如果C++编译很快,那么Robert Griesemer、Rob Pike和Ken Thompson这三位大佬也没有闲暇时间一起喝着咖啡并决定是时候设计一门新语言了。的确,Go语言诞生后,其简洁的语法、极速地构建、新颖的并发结构、体验优良的工具链以及完成度不低的标准库吸引了很多C/C++程序员转型成为Gopher并开始重度使用Go,比如鄙人^_^。如果能一直使用Go总也是不错的,但偶尔因项目需要可能还会写一些C/C++代码,这时候很多Gopher发现自己在长期重度使用Go之后出现了一些“后遗症”!这里我们就来细数一下都有哪些“后遗症”,各位Gopher小伙伴们也自我评估一下,这些“后遗症”是否也发生在你的身上^_^。

1. 声明变量时类型与变量名的顺序总写反

Go语言是C家族编程语言的一个分支,和C/C++一样,Go也是静态编译型语言,这就要求在使用任何变量之前需要先声明这个变量,无论使用常规声明方法还是短声明形式

但Go采用的变量声明语法颇似Pascal:变量名在前,变量类型在后,这与C/C++恰好相反:

Go:

var a, b int

var p, q *int

vs.

C/C++:

int a, b;

int *p, *q;

这样,gopher在长期使用Go编写代码后,一旦回归写C/C++代码,遇到的第一个问题就是经常在声明的时候将变量名与类型写反^_^。还好C/C++编译器会发现并告知我们这个问题,并不会给程序带来实质性的伤害。

  • 发病指数:3

  • 危害指数:1

2. 经常在函数中使用“短声明”形式声明变量

短声明不是Go语言独创的语法。短声明的好处正如其名:短小,无需显式提供变量类型,编译器会根据赋值操作符后面的初始化表达式的结果自动为变量赋予适当类型。因此,它成为了Gopher们喜爱和重度使用的语法。但短声明在C/C++中却不是合法的语法元素:

int main() {
    a := 5; //  error: expected expression
    printf("a = %d\n", a);
}

和上面的问题一样,C/C++编译器会发现并告知我们这个问题,并不会给程序带来实质性的伤害。

  • 发病指数:2

  • 危害指数:1

3. 总是忘记代码行结尾的分号

Go的正式标准语法是带有分号的,下面的代码片段才是编译器眼中认为正确的代码形式:

package main;

import "fmt";
import _ "database/sql";

type Foo struct {
    Name string;
    Age int;
};

func main() {
    var a, b = 1, 2;
    println(a, b);
    if a == 1 { fmt.Println("a = 1"); }
}

但这种形式显然与我们日常“惯用”的代码形式有很大不同,我们日常编写Go代码时极少手写分号。Go设计者当初为了简化代码编写,提高代码可读性,选择了由编译器在词法分析阶段自动在适当位置插入分号的技术路线,并在Go语言规范中描述了分号的插入规则:

1. 在Go中,除去注释,如果一个代码行的最后一个token为下列情况时,则编译器会将一个分号自动插入在此字段后:

    - 一个标识符;
    - 一个整数、浮点数、实数虚部、rune(码点)或者字符串字面量;
    - 关键字之一:break、continue、fallthrough和return;
    - 自增运算符++、自减运算符--、右括号)、]或}。

2. 为支持在一个代码行中放置复杂语句,分号可能被插入在右小括号)或者右大括号}之前。

被Go编译器惯坏了的Gopher们一旦回到编写C/C++代码,遗忘代码行尾的分号的“后遗症”行为就见怪不怪了。

  • 发病指数:5

  • 危害指数:2

4. 遇到在其他头文件中定义的头母小写的函数时总以为不能直接使用

在Go中,头母大写的包级变量、常量、类型、函数、方法都是导出的,即对外部包可见。反之,头母小写的则为包私有的,仅在包内使用。一旦习惯了这样的规则,在切换到其他语言中,就会产生“心理后遗症”:遇到在其他头文件中定义的头母小写的函数时总以为不能直接使用。

  • 发病指数:3

  • 危害指数:2

5. 写条件分支语句、选择分支语句和循环语句时,总忘记给条件加上括号

同样是出于简化代码,增加可读性的考虑,Go设计者最初就取消掉了条件分支语句(if)、选择分支语句(switch)和循环语句(for)中条件表达式外围的小括号:

func f() int {
    return 5
}
func main() {
    a := 1
    if a == 1 { // 无需小括号包裹条件表达式
        fmt.Println(a)
    }

    switch b := f(); b { // 无需小括号包裹条件表达式
    case 4:
        fmt.Println("b = 4")
    case 5:
        fmt.Println("b = 5")
    default:
        fmt.Println("b = n/a")
    }

    for i := 1; i < 10; i++ { // 无需小括号包裹循环语句的循环表达式
        a += i
    }
    fmt.Println(a)
}

这恰与C/C++“背道而驰”,于是我们经常看到在编写C/C++的gopher为大量的如下编译器错误而苦恼:

int main()
{
    int a = 1;
    if a == 1 { // error: expected '(' after 'if'
        printf("a = 1\n");
    }

    int i = 0;
    for i = 1; i < 10; i++ { // error: expected '(' after 'for'
        a += i;
    }
}

  • 发病指数:4

  • 危害指数:2

6. 总是忘记在switch case语句中添加break

C/C++的选择分支语句有一个陷阱,那就是case语句中如果没有显式加入break语句,那么代码将向下自动掉落执行。Go在最初设计时填了这个“坑”,重新规定了swtich case语义,默认不自动掉落(fallthrough),除非开发者显式使用fallthrough关键字。

适应了Go的switch case语句的语义后,再回来写C/C++代码就会存在潜在的“风险”:

int main()
{
    int a = 1;
    switch(a) {
        case 1:printf("a = 1\n");
        case 2:printf("a = 2\n");
        case 3:printf("a = 3\n");
        default:printf("a = ?\n");
    }
}

这段代码按go语义编写switch case,编译运行后得到的结果如下:

a = 1
a = 2
a = 3
a = ?

我们看到代码首先匹配到了 case1的情况,然后一路自动掉落到default case。这个“后遗症”存在很大危害,因为这样编写的代码在C/C++编译器眼中是完全合法的,但所代表的语义却完全不是开发人员想要的。这样的程序一旦流入到生产环境,其缺陷可能会引发生产故障。

  • 发病指数:3

  • 危害指数:4

对于这样的问题,一些C/C++ lint工具可以将其检测出来,因此建议写C/C++代码的Gopher在提交代码前使用lint工具对代码做一下检查。

参考资料

  • https://go101.org/article/line-break-rules.html

  • https://tip.golang.org/ref/spec#Semicolons

  • https://medium.com/golangspec/automatic-semicolon-insertion-in-go-1990338f2649


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