如何编写一个通用函数，可以接受任何数值类型？

Question

从JavaScript和TypeScript转过来，我想试试Go并制作一个简单的计算器。由于int和float之间有差异，编写一个接受任意数字的函数，应该采用哪种方式为佳？

例如：

package main

func add(a float64, b float64) float64 {
  return a + b;
}

func main() {
  a := 1;
  b := 2;
  fmt.Println(add(1, 2)); // 3
  fmt.Println(add(a, b)); // Cannot use a (type int) as type float64 in argument to add
  fmt.Println(add(1.5, 3.2)); // 4.7
  fmt.Println(add(2.5, 2)); // 4.5
}

我需要将所有东西都转换为浮点数（因为它“覆盖”了整数范围），还是为每种类型创建单独的函数，比如addInt(a int, b int) int和addFloat(a float64, b float64) float64？或者可能有更优雅的方法吗？

- Lavariet

---

请注意，浮点数不包含整数范围。对于大整数，可能不存在完全相等的浮点数值。然而，总的来说，解决方法是回到你实际的目标并完成它。一个简单的计算器不能工作在“任何类型的数字值”上。它只能处理你设计系统时选定的某种数字类型（通常是浮点或定点）。编写适合该类型的函数即可。 - Rob Napier

Answer 1

Go 1.18及以上版本

随着Go 1.18引入了类型参数，这变得更加容易实现。

您可以定义一个以T为参数的函数，并使用一个接口约束条件来限制T为数字类型。

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

约束Number可以使用golang.org/x/exp/constraints包（仍处于实验阶段）来定义：

import "golang.org/x/exp/constraints"

type Number interface {
    constraints.Integer | constraints.Float
}

在哪：< / p>

• Number 是 constraints.Integer 和 constraints.Float 类型集合的联合
• constraints.Integer 是所有有符号和无符号整数类型的集合
• constraints.Float 是浮点数类型的集合

这将允许您使用任何两个数字类型参数调用add。然后，在函数体中，您将能够使用约束中所有类型都支持的任何操作，对于数字，这还包括算术运算符。然后声明类似的函数很容易：

func multiply[T Number](a, b T) T {
    return a * b
}

请记住，参数必须具有相同的类型。无论泛型如何，您都不能使用不同的类型；根据规范Operators：

[...] 操作数类型必须相同，除非操作涉及移位或未命名常量。

因此，我们的通用add和multiply函数仅定义了一个类型参数T。这意味着您也不能使用默认类型不兼容的未命名常量调用add函数：

add(2.5, 2) // won't compile

在这种情况下，编译器将从第一个参数2.5推断出T的类型，默认为float64，然后无法匹配2的类型，默认为int。

完整程序：

package main

import (
    "fmt"

    "golang.org/x/exp/constraints"
)

type Number interface {
    constraints.Integer | constraints.Float
}

func main() {
    a := 1
    b := 2
    
    fmt.Println(add(1, 2))     // 3
    fmt.Println(add(a, b))     // 3
    fmt.Println(add(1.5, 3.2)) // 4.7
    // fmt.Println(add(2.5, 2)) // default type int of 2 does not match inferred type float64 for T
}

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

游乐场：https://go.dev/play/p/rdqi3_-EdHp

警告：由于这些函数还处理浮点数，所以请记住浮点数可以容纳NaN值和无穷大。

---

关于复数

Go语言有预定义的complex64和complex128类型。您也可以在Number约束中使用它们：

import "golang.org/x/exp/constraints"

type Number interface {
    constraints.Integer | constraints.Float | constraints.Complex
}

这并不限制这些泛型函数的功能：整数和浮点数支持的算术运算符（仅限+，-，*和/）和所有顺序运算符也适用于复杂类型。取余运算符%和位运算符仅适用于整数，并且仅适用于约束为constraints.Integer的类型参数。

- blackgreen

---

请记住，这是一个实验性功能，可能会从语言中移除。 - Mateusz Drewniak

Answer 2

截至Go 1.17（泛型之前）。有关更新的解决方案，请参见其他答案

---

最简单的选项是在调用站点转换参数。

add(float64(a), float64(b))

- Hymns For Disco

---

我认为这暂时回答了问题，尽管可能会导致不精确。或许更简单的方法是将所有可能在未来添加的值定义为float64，以避免每次运行时的转换。另外，我有点遗憾没有泛型（似乎还没有？），但我也能理解增加该功能所带来的成本。 - Lavariet

“一切皆为浮点数”方法是JavaScript本身的工作方式，顺便说一下。https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Glossary/Number 。泛型计划（并且松散地安排）添加到语言中。自从很久以前就一直有人要求，但该项目天生抵制大的变化，而泛型将是自Go 1以来最大的变化。 - Hymns For Disco

Answer 3

现在由于泛型的存在，这是可能的，但是非常繁琐，因为你必须手动在函数声明中指定每种数值类型。

// Adds two integers and returns the result together with a boolean
// which indicates whether an overflow has occurred
func AddInt[I int | uint | int8 | uint8 | int16 | uint16 | int32 | uint32 | int64 | uint64](a, b I) (I, bool) {
    c := a + b
    if (c > a) == (b > 0) {
        return c, true
    }
    return c, false
}

你还可以定义一个接口，其中包含了详细的整数类型列表。

type Int interface {
    int | uint | int8 | uint8 | int16 | uint16 | int32 | uint32 | int64 | uint64
}

// Adds two integers and returns the result together with a boolean
// which indicates whether an overflow has occurred
func AddInt[I Int](a, b I) (I, bool) {
    c := a + b
    if (c > a) == (b > 0) {
            return c, true
    }
    return c, false
}

有一个constraints包，它提供了一种更DRY的方式来定义这样的函数，但它是实验性的，并且可能在某个时候从语言中移除，所以我不建议使用它。

- Mateusz Drewniak

---

尽管看起来可能很丑，但这个选项确实允许你使用I(1234)来转换为所选择的类型，而上述使用constraints的答案则不允许。 - ibarrond