Zero 泛型：函数和 Shape 的类型参数

为什么需要泛型

你很快就会遇到一些应该适用于多种元素类型的类型。由两个值组成的“对”并不关心这两个值是整数、字符串还是某个用户定义的 shape。泛型让你只写一次类型，再用调用方需要的任何元素类型来实例化它。

另一种做法是分别写 IntPair、StringPair、BytePair 等等，很快就会变得枯燥，而且无法组合。在 Zero 中，泛型就是解决这个问题的标准工具。

泛型函数

在函数名和参数列表之间的尖括号中声明类型参数：

fun makePair<T, U>(left: T, right: U) -> Pair<T, U> {
    return Pair { left: left, right: right }
}

T 和 U 是占位类型，由调用方决定它们具体是什么。

调用时通常不需要写出它们，编译器会根据实参类型推断：

let pair = makePair(40, 2_u8)

这里 T 被推断为 i32（没有后缀的整数字面量的默认类型），U 是 u8（来自 _u8 后缀）。得到的绑定 pair 的类型是 Pair<i32, u8>。

如果推断会得出错误的类型，比如字面量有歧义时，你可以在调用处指定参数：

let pair = makePair<u8, u8>(1, 2)

（不同 Zero 版本中，尖括号调用语法是否与上面完全一致可能有所不同；确切写法请查看最新文档。优先推断这一行为才是稳定的部分。）

泛型 shape

shape 以同样的方式接收类型参数：

shape Pair<T, U> {
    left: T,
    right: U,
}

每个字段的类型都可以使用这些参数。实例会把它们确定下来：

let intBytes: Pair<i32, u8> = Pair { left: 40, right: 2_u8 }
let words:    Pair<String, String> = Pair { left: "hi", right: "there" }

下面这个完整示例同时用到了泛型 shape 和泛型函数，点击“运行”看看类型推断的效果：

shape Pair<T, U> {
    left: T,
    right: U,
}

fun makePair<T, U>(left: T, right: U) -> Pair<T, U> {
    return Pair { left: left, right: right }
}

pub fun main(world: World) -> Void raises {
    let pair: Pair<i32, u8> = makePair(40, 2_u8)
    if pair.left == 40 && pair.right == 2_u8 {
        check world.out.write("generic pair ok\n")
    } else {
        check world.out.write("generic pair broke\n")
    }
}

一个泛型 shape 声明，一个泛型函数，一个强类型的调用处。不需要写 IntBytePair 这样的样板代码。

类型别名

当同一个参数化类型反复出现时，用 type 给它起个名字：

type BytePair = Pair<u8, u8>

现在，在任何能写类型的地方，BytePair 都可以和 Pair<u8, u8> 互换：

type BytePair = Pair<u8, u8>

shape Pair<T, U> {
    left: T,
    right: U,
}

pub fun main(world: World) -> Void raises {
    let pair: BytePair = Pair { left: 1_u8, right: 2_u8 }
    if pair.left == 1_u8 && pair.right == 2_u8 {
        check world.out.write("type alias ok\n")
    } else {
        check world.out.write("type alias broke\n")
    }
}

别名只是一种命名功能，它不会创建一个独立的类型。接收 BytePair 的函数同样可以接受 Pair<u8, u8> 类型的值（反之亦然）。

标准库中的泛型

标准库的很多部分都由同一机制驱动。你在实际的 Zero 代码中会看到这些：

• Maybe<T>：可选值，要么保存一个 T，要么什么都没有。
• Span<T>：对一组 T 值的借用切片。Span<u8> 是查看字节缓冲区的标准方式。
• ref<T> 和 mutref<T>：显式的引用类型，用于需要共享数据而不复制的场景。

你不必一次全部学会。泛型的意义就在于，同一个 shape 适用于你手头的任何元素类型。

什么时候值得用泛型（什么时候不值得）

当你发现自己为不同的元素类型把同一个函数或 shape 写了两遍时，就该用泛型了。在以下情况下，用具体类型更好：

• 函数的逻辑只对某个特定类型有意义（比如专门解析 String 的解析器）。
• 你希望类型出现在错误信息中，方便调试。
• 性能特征取决于特定的内存大小。

泛型是有代价的：二进制文件更大（每次实例化都会生成新代码），编译时间也会稍长。对大多数应用代码来说，这点代价可以忽略不计；但当你编写对二进制大小敏感的紧凑型嵌入式代码时，最好心里有数。

关于约束

有些泛型系统允许你约束类型参数（“T 必须支持 ==”、“T 必须实现 Iterator”）。1.0 之前的 Zero 中，约束的设计还在演进：官方仓库中的示例都以最朴素的形式使用泛型，没有复杂的约束条件。随着语言逐渐稳定，约束语法很可能会以一种与语言其他部分一致的、小而规整的形式加入。目前，请写出对你实际传入的任何 T 都能工作的泛型，遇到不支持的操作时，编译器会告诉你。

下一步：枚举

泛型让你可以对类型进行参数化。下一个构件则位于另一端：枚举，这是 Zero 中用于变体不携带额外数据的普通枚举类型。