仓颉编程入门 -- 泛型概述 , 如何定义泛型函数

泛型概述 , 如何定义泛型函数

1 . 泛型的定义

在仓颉编程语言中，泛型机制允许我们定义参数化类型，这些类型在声明时不具体指定其操作的数据类型，而是作为类型形参保留，待使用时通过类型实参来明确。这种灵活性在函数和类型声明中尤为常见，如Array和Set等容器类型就是典型的泛型应用。以数组为例，由于我们可能需要在数组中存储多种不同类型的数据，因此不可能为每种数据类型都定义一个专门的数组类型。通过引入泛型，我们可以在数组类型声明时声明一个或多个类型形参（如T），并在实际使用数组时指定这些形参的具体类型，从而避免了代码的大量重复。

在仓颉编程语言的体系中，不仅函数声明可以是泛型的，就连class、interface、struct以及enum的声明也都可以声明类型形参，即它们都可以被设计为泛型。为了更清晰地讨论这一机制，我们引入了几个关键术语：类型形参用于在声明时占位，等待具体类型的填充；类型变元则是在声明体中引用这些形参的标识符；类型实参则是在实际使用泛型类型或函数时提供的具体类型；而类型构造器则是指那些需要接收类型实参以完成其定义的类型。

综上所述，泛型在仓颉编程语言中是一种强大的工具，它允许我们在不牺牲类型安全的前提下，编写出更加灵活和可复用的代码。通过声明所要使用对象的类型（以类型形参的形式），并在使用时指定具体的类型实参，我们能够实现代码的泛型化，减少重复，提高开发效率。

2 . 如何声明泛型

在声明类型或函数时，类型形参通常会被放置在类型名称或函数名称之后，并使用尖括号<…>来包围，以明确标识出这些形参的存在。例如，一个泛型列表（在支持泛型的编程语言中）可以被声明为在列表类型名称后紧跟尖括号，并在尖括号内指定一个或多个类型形参，如List所示，其中T就是一个类型形参的标识符。

class List<T> {var elem: Option<T> = Nonevar tail: Option<List<T>> = None
}

在List的声明中，T被称为类型形参，它代表了一个在声明时未具体指定，而在使用时需要被替换为具体类型的占位符。对于表达式如elem: Option中的T，以及tail: Option<List>中的T，这些在泛型类型内部被引用的标识符被称为类型变元，因为它们代表了类型形参在泛型类型定义中的具体引用点。

当我们在函数或变量声明中实际使用泛型类型时，如sumInt函数的参数List，其中的Int64就被称为List的类型实参。这些类型实参是在使用泛型类型时提供的具体类型，它们替代了泛型声明中的类型形参，从而构造出了具体的类型实例。

List本身在这里被视为一个类型构造器，因为它是一个需要类型实参来构造出具体类型的泛型类型。通过提供Int64作为类型实参给List，我们构造出了一个专门用于存储Int64类型元素的列表类型，即List。这个过程展示了泛型类型如何通过类型实参的替换来生成具体的、可操作的类型实例。

3. 全局泛型函数

在声明全局泛型函数时，只需要在函数名后使用尖括号声明类型形参，然后就可以在函数形参、返回类型及函数体中对这一类型形参进行引用。例如 id 函数定义为：

func id<T>(a: T): T {return a
}

在这里，我们定义了一个名为id的泛型函数，该函数声明了一个名为a的变量作为形参，其类型由泛型类型形参T指定。a: T是函数id的形参声明，其中T是id函数声明的类型形参，它用于在函数体内引用和操作a，同时也决定了id函数的返回类型（通常id函数会返回其输入参数，因此返回类型也是T）。

接下来，考虑一个更复杂的泛型函数定义，名为composition。这个函数声明了三个类型形参：T1、T2、和T3。composition的功能是将两个函数复合成一个新的函数。具体而言，它接受两个函数f和g作为参数，其中f是一个从T1类型到T2类型的函数（即f: (T1) -> T2），而g是一个从T2类型到T3类型的函数（即g: (T2) -> T3）。通过这两个函数的组合，composition函数生成了一个新的函数，该函数的类型是从T1到T3的（即(T1) -> T3），它首先应用f函数到其输入上，然后将f的输出作为g的输入，最后返回g的输出。这样，composition函数实现了两个函数的串联调用。

func composition<T1, T2, T3>(f: (T1) -> T2, g: (T2) -> T3): (T1) -> T3 {return {x: T1 => g(f(x))}
}

因为被用来复合的函数可以是任意类型，例如可以是 (Int32) -> Bool, (Bool) -> Int64 的复合，也可以是 (Int64) -> Rune, (Rune) -> Int8 的复合，所以才需要使用泛型函数。

func times2(a: Int64): Int64 {return a * 2
}func plus10(a: Int64): Int64 {return a + 10
}func times2plus10(a: Int64) {return composition<Int64, Int64, Int64>(times2, plus10)(a)
}main() {println(times2plus10(9))return 0
}

4. 局部泛型函数

简单来说局部泛型函数就是在一个函数中嵌套另一个泛型函数

func foo(a: Int64) {func id<T>(a: T): T { a }func double(a: Int64): Int64 { a + a }return (id<Int64> ~> double)(a) == (double ~> id<Int64>)(a)
}main() {println(foo(1))return 0
}