Go (语言)通用数值类型/接口

Question

我正在尝试用Go编写一个包，它使用“泛型”类型计算一个方程。具体地说，我想实现龙格库塔5近似。

该近似仅使用y处的y的值、开始时间t0、步长h和形式为dy/dt = g(t,y)的微分方程dgl来计算点t0 + h处的(未知)函数dgl的值，其中g是某个函数。

此近似在处理标量类型时的行为与处理向量(甚至矩阵)时的行为完全相同。更一般地说:它可以处理任何可以加/减为同一类型值的东西，并且可以通过标量进行缩放(我使用float64)

因此，我尝试将其表示为Go接口：

type Numeric interface {
    Add(rhs Numeric) Numeric
    Sub(rhs Numeric) Numeric
    Mul(rhs float64) Numeric
}

但是当我试图“实现”这个接口时，由于参数类型的原因，我遇到了麻烦：

type Vec6F struct {
    x, y, z float64
    vx, vy, vz float64
}

func (lhs *Vec6F) Add(rhs *Vec6F) rk5.Numeric {
    result := new(Vec6F)
    result.x = lhs.x + rhs.x
    result.y = lhs.y + rhs.y
    result.z = lhs.z + rhs.z
    result.vx = lhs.vx + rhs.vx
    result.vy = lhs.vy + rhs.vy
    result.vz = lhs.vz + rhs.vz
    return result
}

这给了我一个错误

cannot use result (type *Vec6F) as type rk5.Numeric in return argument:
        *Vec6F does not implement rk5.Numeric (wrong type for Add method
                have Add(*Vec6F) rk5.Numeric
                want Add(rk5.Numeric) rk5.Numeric

一方面，这对我来说是绝对的逻辑(因为rhs可能是另一个实现Numeric的对象)

但另一方面:我如何在Go中表达这样的东西？在C++中，我可以使用操作符重载，但在go中这是不可能的。

Answer 1

为了成为泛型，你的Add方法必须接受一个Numeric参数。处理这个问题的正常方法是使用这样的类型断言(on playground)

func (lhs *Vec6F) Add(_rhs Numeric) Numeric {
    result := new(Vec6F)
    rhs := _rhs.(*Vec6F) // type assertion - will panic if wrong type passes
    result.x = lhs.x + rhs.x
    result.y = lhs.y + rhs.y
    result.z = lhs.z + rhs.z
    result.vx = lhs.vx + rhs.vx
    result.vy = lhs.vy + rhs.vy
    result.vz = lhs.vz + rhs.vz
    return result
}

如果您想在不同的类型之间进行转换，也可以使用类型切换。

Answer 2

事实上，go不支持泛型。如果你想让一个类型实现一个接口，那么这些方法的原型需要完全匹配:你需要func (lhs *Vec6F) Add(rhs Numeric) Numeric。

下面是使用类型断言编写此方法的尝试：

func (lhs *Vec6F) Add(rhs Numeric) Numeric {
    vrhs := rhs.(*Vec6F)
    result := new(Vec6F)
    result.x = lhs.x + vrhs.x
    result.y = lhs.y + vrhs.y
    result.z = lhs.z + vrhs.z
    result.vx = lhs.vx + vrhs.vx
    result.vy = lhs.vy + vrhs.vy
    result.vz = lhs.vz + vrhs.vz
    return result
}

当使用正确的参数类型调用时，它会编译并工作，然而，我想说这是一种滥用。

没有什么能阻止您使用此方法向标量添加向量(除了运行时错误)，因为它们都会实现Numeric。最后，您不会从使用接口抽象中获得任何好处。

在这种情况下，go哲学将规定使用特定于类型的方法/函数。

Answer 3

你会遇到两个问题。

1.)它不能编译并抱怨接口不匹配的原因是因为Vec6F不满足rk5.Numerical的函数签名。返回值和输入参数都必须匹配类型。

http://play.golang.org/p/kc9V9EXxJq修复了这个问题，但创建了一个新问题...

2.)为了使方法签名匹配，以便Vec6F满足数字签名，它打破了在属性值上执行数字操作的能力。这是因为接口只有方法，没有属性。

在您的用例中，提供一个访问器方法是否有意义，该方法将返回一个矩阵数组，然后接收器将对该矩阵数组执行Add|Sub|Multi？这可能会使每个接口实现的方法中需要做的事情变得复杂，但我认为这会得到您想要的结果。