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泛型

介绍

软件工程中,我们不仅要创建一致的定义良好的应用编程接口,同时也要考虑可重用性。 组件不仅能够支持当前的数据类型,同时也能支持未来的数据类型,这在创建大型系统时为你提供了十分灵活的功能。

我们可以使用泛型来创建可重用的组件,一个组件可以支持多种类型的数据。 这样用户就能够以自己的数据类型来使用组件。

泛型之世界你好

下面来创建第一个使用泛型的例子:相同函数。 这个函数会返回任何传入它的值。 你可以把这个函数当成是重复命令。

不用泛型的话,这个函数可能是下面这样:

  务 相同(参数0: 数): 数 {
    回 参数0;
  }

或者,我们使用任意类型, 类型来定义函数:

  务 相同(参数0: 化): 化 {
    回 参数0;
  }

使用类型会导致这个函数可以接收任何类型的参数0参数,但这样就丢失了一些信息:传入的类型与返回的类型应该是相同的。 如果我们传入一个数字,我们只知道任何类型的值都有可能被返回。

因此,我们需要一种方法使返回值的类型与传入参数的类型是相同的。 这里,我们使用了类型变量,它是一种特殊的变量,只用于表示类型而不是值。

  务 相同<子>(参数0: 子): 子 {
    回 参数0;
  }

我们给相同添加了类型变量。 帮助我们捕获用户传入的类型(比如:),之后我们就可以使用这个类型。 我们再次使用了当做返回值类型。现在我们可以知道参数类型与返回值类型是相同的了。 这允许我们跟踪函数里使用的类型的信息。

我们把这个版本的相同函数叫做泛型,因为它可以适用于多个类型。 不同于使用,它不会丢失数值类型信息,像第一个例子那像保持准确性,传入数值类型并返回数值类型。

我们定义了泛型函数后,可以用两种方法使用。 第一种是,传入所有的参数,包含类型参数:

定 返回值 = 相同<文>("字符串");  // 返回值的类型为 '文'

这里我们明确的指定了类型,并做为一个参数传给函数,使用了<>括起来而不是()

第二种方法更普遍。利用了类型推论 – 即编译器会根据传入的参数自动地帮助我们确定的类型:

定 返回值 = 相同("字符串");  // 返回值的类型为 '文'

注意我们没必要使用尖括号(<>)来明确地传入类型;编译器可以查看"字符串"的值,然后把设置为它的类型。 类型推论帮助我们保持代码精简和高可读性。如果编译器不能够自动地推断出类型的话,只能像上面那样明确的传入的类型,在一些复杂的情况下,这是可能出现的。

使用泛型变量

使用泛型创建像相同这样的泛型函数时,编译器要求你在函数体必须正确的使用这个通用的类型。 换句话说,你必须把这些参数当做是任意或所有类型。

看下之前相同例子:

  务 相同<子>(参数0: 子): 子 {
    回 参数0;
  }

如果我们想同时打印出参数0的长度。 我们很可能会这样做:

  务 日志相同<子>(参数0: 子): 子 {
    控制台.日志(参数0.长);  // 错误: 子 没有 .长
    回 参数0;
  }

如果这么做,编译器会报错说我们使用了参数0.长属性,但是没有地方指明参数0具有这个属性。 记住,这些类型变量代表的是任意类型,所以使用这个函数的人可能传入的是个数字,而数字是没有.长属性的。

现在假设我们想操作类型的数组而不直接是。由于我们操作的是数组,所以.长属性是应该存在的。 我们可以像创建其它数组一样创建这个数组:

  务 日志相同<子>(参数0: 子[]): 子[] {
    控制台.日志(参数0.长);  // 数组有 .长,没有错误
    回 参数0;
  }

你可以这样理解日志相同的类型:泛型函数日志相同,接收类型参数和参数参数0,它是个元素类型是的数组,并返回元素类型是的数组。 如果我们传入数字数组,将返回一个数字数组,因为此时的类型为。 这可以让我们把泛型变量当做类型的一部分使用,而不是整个类型,增加了灵活性。

我们也可以这样实现上面的例子:

  务 日志相同<子>(参数0: 组<子>): 组<子> {
    控制台.日志(参数0.长);  // 数组有 .长,没有错误
    回 参数0;
  }

如果使用过其它语言的话,你可能对这种语法已经很熟悉了。 在下一节,我们会介绍如何创建自定义泛型, 像组<子>一样。

泛型类型

上一节,我们创建了相同通用函数,可以适用于不同的类型。 在这节,我们研究一下函数本身的类型,以及如何创建泛型接口。

泛型函数的类型与非泛型函数的类型没什么不同,只是有一个类型参数在最前面,像函数声明一样:

  务 相同<子>(参数0: 子): 子 {
    回 参数0;
  }

  定 相同0: <子>(参数0: 子) => 子 = 相同;

我们也可以使用不同的泛型参数名,只要在数量上和使用方式上能对应上就可以。

  务 相同<子>(参数0: 子): 子 {
    回 参数0;
  }

  定 相同0: <丑>(参数0: 丑) => 丑 = 相同;

我们还可以使用带有调用签名的对象字面量来定义泛型函数:

  务 相同<子>(参数0: 子): 子 {
    回 参数0;
  }

  定 相同0: { <子>(参数0: 子): 子 } = 相同;

这引导我们去写第一个泛型接口了。 我们把上面例子里的对象字面量拿出来做为一个接口:

  型 泛相同函数 {
    <子>(参数0: 子): 子;
  }
  务 相同<子>(参数0: 子): 子 {
    回 参数0;
  }

  定 相同0: 泛相同函数 = 相同;

一个相似的例子,我们可能想把泛型参数当作整个接口的一个参数。 这样我们就能清楚的知道使用的具体是哪个泛型类型(比如:字典<文>而不只是字典)。 这样接口里的其它成员也能知道这个参数的类型了。

  型 泛相同函数<子> {
    (参数0: 子): 子;
  }
  务 相同<子>(参数0: 子): 子 {
    回 参数0;
  }

  定 相同0: 泛相同函数<数> = 相同;

注意,我们的示例做了少许改动。 不再描述泛型函数,而是把非泛型函数签名作为泛型类型一部分。 当我们使用泛相同函数的时候,还得传入一个类型参数来指定泛型类型(这里是:),锁定了之后代码里使用的类型。 对于描述哪部分类型属于泛型部分来说,理解何时把参数放在调用签名里和何时放在接口上是很有帮助的。

除了泛型接口,我们还可以创建泛型类。 注意,无法创建泛型枚举和泛型命名空间。

泛型类

泛型类看上去与泛型接口差不多。 泛型类使用(<>)括起泛型类型,跟在类名后面。

  类 泛型数<子> {
    零值?: 子;
    加?: (甲: 子, 乙: 子) => 子;
  }

  定 泛型数0 = 启 泛型数<数>();
  泛型数0.零值 = 0;
  泛型数0.加 = 务 (甲, 乙) { 回 甲 + 乙; };

泛型数类的使用是十分直观的,并且你可能已经注意到了,没有什么去限制它只能使用类型。 也可以使用字符串或其它更复杂的类型。

  定 字符数 = 启 泛型数<文>();
  字符数.零值 = "";
  字符数.加 = 务(甲, 乙) { 回 甲 + 乙; };

  控制台.日志(字符数.加(字符数.零值, "测试"));

与接口一样,直接把泛型类型放在类后面,可以帮助我们确认类的所有属性都在使用相同的类型。

我们在类那节说过,类有两部分:静态部分和实例部分。 泛型类指的是实例部分的类型,所以类的静态属性不能使用这个泛型类型。

泛型约束

你应该会记得之前的一个例子,我们有时候想操作某类型的一组值,并且我们知道这组值具有什么样的属性。 在日志相同例子中,我们想访问参数0属性,但是编译器并不能证明每种类型都有属性,所以就报错了。

  务 日志相同<子>(参数0: 组<子>): 组<子> {
    控制台.日志(参数0.长);  // 数组有 .长,没有错误
    回 参数0;
  }

相比于操作所有类型,我们想要限制函数去处理任意带有.长属性的所有类型。 只要传入的类型有这个属性,我们就允许,就是说至少包含这一属性。 为此,我们需要列出对于T的约束要求。

为此,我们定义一个接口来描述约束条件。 创建一个包含.长属性的接口,使用这个接口和关键字还实现约束:

  型 有长 {
    长: 数;
  }

  务 日志相同<子 承 有长>(参数0: 子): 子 {
    控制台.日志(参数0.长);  // 现在,我们知道参数有 .长 属性,不再有错误
    回 参数0;
  }

现在这个泛型函数被定义了约束,因此它不再是适用于任意类型:

  日志相同(3);  // 错误,数 没有 .长 属性

我们需要传入符合约束类型的值,必须包含必须的属性:

日志相同({长: 10, 值: 3});

在泛型约束中使用类型参数

你可以声明一个类型参数,且它被另一个类型参数所约束。 比如,现在我们想要用属性名从对象里获取这个属性。 并且我们想要确保这个属性存在于对象对象0上,因此我们需要在这两个类型之间使用约束。

  务 取属性<子, 丑 承 键 子>(对象: 子, 键: 丑) {
    回 对象[键];
  }

  // 甲(jiǎ)、乙(yǐ)、丙(bǐng)、丁(dīng)、戊(wù)、己(jǐ)、庚(gēng)、辛(xīn)、壬(rén)、癸(guǐ)
  // 子(zǐ)、丑(chǒu)、寅(yín)、卯(mǎo)、辰(chén)、巳(sì)、午(wǔ)、未(wèi)、申(shēn)、酉(yǒu)、戌(xū)、亥(hài)
  定 对象0 = { 甲: 1, 乙: 2, 丙: 3, 丁: 4 };

  取属性(对象0, "甲"); // 可以
  // 取属性(对象0, "戊"); // 错误: 类型“\"戊\"”的参数不能赋给类型“\"甲\" | \"乙\" | \"丙\" | \"丁\"”的参数。

在泛型里使用类类型

在君土脚本使用泛型创建工厂函数时,需要引用构造函数的类类型。比如,

  务 创建<子>(类0: { 启(): 子; }): 子 {
    回 启 类0();
  }

一个更高级的例子,使用原型属性推断并约束构造函数与类实例的关系。

  类 峰箱 {
    有面具: 两;
    构(有面具: 两) {
      此.有面具 = 有面具;
    }
  }

  类 动物园笼子 {
    标签: 文;
    构(标签: 文) {
      此.标签 = 标签;
    }
  }

  类 动物 {
    脚数: 数;
    构(脚数: 数) {
      此.脚数 = 脚数;
    }
  }

  类 蜜蜂 承 动物 {
    蜂箱: 峰箱;
    构() {
      先(6);
      此.蜂箱 = 启 峰箱(假);
    }
  }

  类 狮子 承 动物 {
    笼子: 动物园笼子;
    构() {
      先(4);
      此.笼子 = 启 动物园笼子('笼子');
    }
  }

  务 建实例<子 承 动物>(类0: 启 () => 子): 子 {
    回 启 类0();
  }

  建实例(狮子).笼子.标签;  // 通过!
  建实例(蜜蜂).蜂箱.有面具;   // 通过!