Go 제네릭: 모든 것을 알아야 할 필요가 있다

제네릭이란 무엇인가

제네릭 프로그래밍은 프로그래밍 언어의 스타일 또는 패러다임입니다. 제네릭을 사용하면 프로그래머가 나중에 지정되는 일부 유형을 사용하여 강력한 형식의 프로그래밍 언어로 코드를 작성할 수 있으며 이러한 유형은 인스턴스화 중에 매개변수로 제공됩니다.

제네릭을 사용하면 각 유형에 대해 동일한 논리를 반복하지 않고도 여러 유형에 적용할 수 있는 코드를 작성할 수 있습니다. 이렇게 하면 코드 재사용성, 유연성 및 유형 안전성이 향상됩니다.

Go에서 제네릭은 유형 매개변수를 통해 구현됩니다. 유형 매개변수는 모든 유형이 될 수 있는 자리 표시자로 사용되는 특수한 종류의 매개변수입니다. 이는 함수, 메서드 및 유형의 정의에 사용되며 구체적인 호출 중에 특정 유형으로 대체됩니다.

제네릭 이전

두 개의 int 매개변수를 사용하고 둘 중 더 작은 값을 반환하는 함수를 구현하라는 요구 사항을 고려해 보세요. 이는 매우 간단한 요구 사항이며 다음 코드를 쉽게 작성할 수 있습니다.

func Min(a, b int) int {
    if a < b {
        return a
    }
    return b
}

이것은 훌륭해 보이지만 함수에는 한계가 있습니다. 매개변수는 int 유형만 가능합니다. 요구 사항이 확장되어 두 개의 float64 값의 비교를 지원하고 더 작은 값을 반환해야 하는 경우 다음과 같이 작성할 수 있습니다.

func Min(a, b int) int {
    if a < b {
        return a
    }
    return b
}
func MinFloat64(a, b float64) float64 {
    if a < b {
        return a
    }
    return b
}

요구 사항이 확장되는 즉시 변경해야 하고 반복적인 작업을 계속해야 한다는 것을 알 수 있습니다. 제네릭은 바로 이 문제를 해결합니다.

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

func Min[T constraints.Ordered](x, y T) T {
    if x < y {
        return x
    }
    return y
}

제네릭의 기본 구문

// 함수 정의
func F[T any](p T){...}
// 유형 정의
type M[T any] []T

// Constraint는 any, comparable과 같은 특정 유형 제약 조건을 나타냅니다.
func F[T Constraint](p T){..}

// “~” 기호는 기본 유형 제약 조건을 나타내는 데 사용됩니다.
type E interface {
   ~string
}

// 여러 유형 지정
type UnionElem interface {
   int | int8 | int32 | int64
}

Go 제네릭에서 ~ 기호는 기본 유형 제약 조건을 나타내는 데 사용됩니다.

예를 들어 ~int는 기본 유형이 int인 모든 유형(사용자 지정 유형 포함)을 허용한다는 의미입니다. 기본 유형이 int인 사용자 지정 유형 MyInt가 있는 경우 이 제약 조건은 MyInt 유형을 허용할 수 있습니다.

type MyInt int

type Ints[T int | int32] []T

func main() {
   a := Ints[int]{1, 2}     // 올바름
   b := Ints[MyInt]{1, 2}   // 컴파일 오류
   println(a)
   println(b)
}

MyInt는 int | int32를 충족하지 않습니다(int | int32에서 int에 대해 ~가 누락되었을 수 있음)compilerInvalidTypeArg

다음과 같이 수정하기만 하면 됩니다.

type Ints[T ~int | ~int32] []T

유형 제약 조건

• any: 모든 유형 허용
• comparable: == 및 != 연산 지원
• ordered: >、<와 같은 비교 연산자 지원

다른 유형은 다음을 참조하세요. https://pkg.go.dev/golang.org/x/exp/constraints

제네릭을 사용해야 하는 경우

제네릭을 사용해야 하는 경우

• 언어 정의 컨테이너 유형에 대한 작업의 경우: 슬라이스, 맵 및 채널과 같이 언어에서 정의한 특수 컨테이너 유형에 대해 작동하는 함수를 작성하고 함수 코드가 요소 유형에 대해 특정 가정을 하지 않는 경우 유형 매개변수를 사용하는 것이 유용할 수 있습니다. 예를 들어 모든 유형의 맵에서 모든 키의 슬라이스를 반환하는 함수입니다.
• 범용 데이터 구조: 연결 목록 또는 이진 트리와 같은 범용 데이터 구조의 경우 유형 매개변수를 사용하면 보다 일반적인 데이터 구조를 생성하거나 데이터를 보다 효율적으로 저장하고 유형 어설션을 피하고 빌드 시 전체 유형 검사를 수행할 수 있습니다.
• 제네릭 메서드 구현: 서로 다른 유형이 몇 가지 공통 메서드를 구현해야 하고 이러한 구현이 정확히 동일해 보이는 경우 유형 매개변수를 사용하는 것이 유용할 수 있습니다. 예를 들어 모든 슬라이스 유형에 대해 sort.Interface를 구현하는 제네릭 유형입니다.
• 메서드보다 함수 선호: 비교 함수와 같은 것이 필요한 경우 메서드 대신 함수를 사용하는 것이 좋습니다. 범용 데이터 유형의 경우 메서드를 요구하는 제약 조건을 작성하는 대신 함수를 사용하는 것이 좋습니다.

// SliceFn은 T 슬라이스에 대해 sort.Interface를 구현합니다.
type SliceFn[T any] struct {
    s    []T
    less func(T, T) bool
}

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

// SortFn은 비교 함수를 사용하여 s를 제자리에서 정렬합니다.
func SortFn[T any](s []T, less func(T, T) bool) {
    sort.Sort(SliceFn[T]{s, less})
}

제네릭을 사용하지 않아야 하는 경우

• 인터페이스 유형을 대체하지 마십시오: 특정 유형의 값에 대해 메서드만 호출해야 하는 경우 유형 매개변수 대신 인터페이스 유형을 사용해야 합니다. 예를 들어 인터페이스 유형을 사용하는 함수를 유형 매개변수를 사용하는 함수로 변경해서는 안 됩니다.
• 메서드 구현이 다른 경우 유형 매개변수를 사용하지 마십시오: 유형마다 메서드 구현이 다른 경우 유형 매개변수를 사용하는 대신 인터페이스 유형을 사용하고 다른 메서드 구현을 작성해야 합니다.
• 반사를 적절하게 사용하십시오: 일부 작업에서 메서드가 없는 유형까지 지원해야 하고 작업이 유형마다 다른 경우 반사를 사용합니다. 예를 들어 encoding/json 패키지는 반사를 사용합니다.

간단한 지침

사용하는 유형만 다르고 정확히 동일한 코드를 여러 번 작성하는 경우 유형 매개변수를 사용하는 것을 고려할 수 있습니다. 즉, 정확히 동일한 코드를 여러 번 작성하려고 한다는 것을 알 때까지 유형 매개변수를 사용하지 않아야 합니다.

여담

다른 언어에서 흔히 사용되는 꺾쇠 괄호 < > 대신 대괄호 []를 사용하는 이유는 무엇입니까?

https://github.com/golang/proposal/blob/master/design/15292/2013-12-type-params.md

벡터에서와 같이 꺾쇠 괄호를 사용합니다. 이는 C++ 및 Java 프로그래머에게 익숙하다는 장점이 있습니다. 불행히도 이것은 f(true)가 함수 f에 대한 호출 또는 f<T(f가 T보다 작은지 테스트하는 표현식)와 (true)의 비교로 구문 분석될 수 있음을 의미합니다. 복잡한 해결 규칙을 구성할 수 있지만 Go 구문은 타당한 이유 때문에 그러한 모호성을 피합니다.

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