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10 泛型与 Concepts

Kinglet 的泛型用于“同一段代码适配多个具体类型”，concept 用于“限制这些具体类型必须提供哪些操作”。泛型是单态化的：编译器会为实际用到的具体类型生成具体版本。

泛型函数

最小形式是在函数名后写类型参数：

using io;

T identity<T>(T x) {
  return x;
}

int main() {
  int a = identity<int>(42);
  int b = identity(7);
  io::out.line("{} {}", a, b);
  return 0;
}

identity<int>(42) 显式指定 T = int。identity(7) 由参数推断 T = int。

泛型 struct

struct Box<T> {
  T value;
}

int main() {
  Box<int> b;
  b.value = 42;
  return 0;
}

泛型 struct 也是按具体类型使用：Box<int>、Box<string> 是不同实例。

Concept：给泛型参数加能力约束

一个 concept 描述“类型必须提供哪些函数”。比如一个可打印能力可以写成：

concept Printable<T> {
  string to_string(T self);
}

string to_string(int x) {
  return string(x);
}

int show(Printable value) {
  string text = value.to_string();
  return 0;
}

value.to_string() 使用的是 UFCS：它等价于 to_string(value)。因此满足 concept 的通常是 free function，而不是 struct 内部的成员表。

内建 concept：io::reader 与 io::writer

Kinglet 内建两个标准 I/O 能力：

concept reader<T> {
  uint64 read(T self, byte[]& buffer);
}

concept writer<T> {
  uint64 write(T self, byte[] data);
}

你不需要自己声明它们。可以写成 qualified name：

int read_once(io::reader input) { ... }

如果 using io; 已经引入命名空间，也可以裸写：

using io;

int read_once(reader input) { ... }

fs::file 直接满足 reader/writer

using io;
using fs;

int read_once(io::reader input) {
  byte[] buffer;
  buffer.resize(16, byte(0));
  uint64 n = input.read(buffer);
  io::out.line("{}", n);
  return 0;
}

int main() {
  fs::file seed = fs::create("/tmp/kinglet-reader.txt");
  byte[] hello = [byte(104), byte(101), byte(108), byte(108), byte(111)];
  seed.write(hello);
  seed.sync();
  seed.close();

  read_once(fs::open("/tmp/kinglet-reader.txt"));
  return 0;
}

这里没有 .reader()。fs::open(...) 返回 fs::file，而 fs::file 已经提供 read，所以它直接满足 io::reader。

同理，fs::file 也因为提供 write(byte[]) 而满足 io::writer。

重要边界

  • io::reader 只要求 read，不要求 close()。
  • io::writer 只要求 write，不要求 sync() 或 close()。
  • fs::file 是 resource type。按值传给 concept 参数会转移所有权。
  • io::out / io::err / io::in 目前不是 io::writer / io::reader 的实现者，它们仍是编译器 intrinsic。

验证依据

本章对照 kinglet-lang/bootstrap canon PR #139 后状态，关键覆盖来自 tests/exec/cases/builtin_io_concepts.kl、concept_forward.kl、fs_file_concept_satisfaction.kl 和 sema 的 concept 相关用例。