Go 1.26 Genericsにおける再帰的型制約 / Recursive Type Constraints in Go 1.26 Generics

LayerX.go #4 の登壇で使用した資料です。
イベントページ→ https://layerx.connpass.com/event/383847/

スライド内のリンクにアクセスしたい方はこちらからご覧ください→https://docs.google.com/presentation/d/e/2PACX-1vS5eyB5ab4el-K2s-reVXU-j6JA0URNDseLscpJUp1nbX94P31W2bti8V0P0vOiEB3h9IBurdfxA3f2/pub?start=false&loop=false&delayms=30000

Transcript

1. Go1.26 Genericsにおける 再帰的型制約 2026/03/09 layerx.go #4 @turbofish_
2. 自己紹介 X: @turbofish_ 所属：株式会社ZOZO マーケティングオートメーション（ MA）部所属で、配信基盤システムを開発す るお仕事。GoやPython、Google Cloudをよく使う。 最近の登壇・執筆など • Software Design 2026年3月号: 第1特集 再考・ログ設計 第3章 • Go Conference 2025: GoのinterfaceとGenericsの内部構造と進化 • Google Cloud Next Tokyo ‘25: ZOZOTOWN の大規模マーケティング メール配信を 支えるアーキテクチャ
3. Software Design3月号第1特集 「再考・ログ設計」に 寄稿させていただきました。 宣伝
4. 今日話すこと 1. Go1.26で可能になったGenericsの再帰的型制約 2. ユースケース 3. まとめ
5. 免責事項 Genericsの再帰的型制約は、Go1.26で導 入された新しい機能で、個人的に抽象化に ついて考えるのが好きなので話題に選びま した。が、正直、この機能が適合するユース ケースはそんなに多くはないと思います。 なので、イベントではイシューをたどったりし て私が個人的に面白いと思った話をしようと 思います！！「明日使えるテクニック」的な 話ではないかもしれませんが、楽しんでいっ てください！ 😇 後で説明します→
6. Go1.26で可能になった Genericsの再帰的型制約
7. Go1.26以前にもできたこと // 構造体での型パラメータリスト指定 type Concrete[T Normal[T]] struct { Data T } // interfaceでの型パラメータリスト指定 type Normal[T any] interface { Do(T) } ↑ 書き方は似てるけど再帰的ではない
8. 再帰的型制約（Go1.26~） type Adder[A Adder[A]] interface { Add(A) A } func algo[A Adder[A]](x, y A) A { return x.Add(y) } 出所：Go1.26 Release Notes ↑ これができるようになった
9. 余談：Genericメソッド（Proposal Accepted） type S struct { … } func (*S) m[P any](x P) { … } var s S s.m[int](42) // 明示的な型変数 int s.m(x) // 型引数Pはxから推論される 出所：Issue #77273 spec: generic methods for Go レシーバの型定義を変えずに、メソッドの引数や返り値をパラメータ化できる ↑ Pの制約はanyなのでどの型でも受け入れるが、コンパイル時に型情報 が維持されるため、関数内で型アサーションを使う必要がない
10. Featherweight Go（2020）でも定義されている 出所：Featherweight Go
11. 型理論における多相の種類 ←[T any] Generics型の再帰的型制約により赤 字が実現できるようになる 多相 アドホック多相 パラメトリック多相 サブタイプ多相 無限パラメトリック多相 有界パラメトリック多相 F有界多相 オーバーロード 型クラス 単純な有界多相 注意：この図はMECEではありません 具象型に固有の振る舞いを実装 する 型をパラメータとして扱う （Generics） 型の親子関係を利用して具象型を共通型 として扱う ↓型パラメータ指定、型セット ←Goでは構造的に実現される。具象　 型をinterfaceとして扱うイメージ ←Goではできない 相互再帰的有界多相 ←Goではinterfaceが暗黙的に適用される 　ため、厳密な意味での型クラスは 　存在しない 多重有界多相 インターフェースの合成
12. どう変わったのか Go1.26リリースノートより： Besides making type constraints more powerful, this change also simplifies the spec rules for type parameters ever so slightly. 訳：この変更により、型制約がより強力になる だけでなく、型パラメータの仕様ルールも 若干簡素化されます。 出所：Go1.26 Release Notes
13. F有界多相（F-bounded polymorphism）のありがたさ 型パラメータが自身の境界内に現れる状況はF有界多相として知られる。これは、「自分と同じ 型を返す・受け取る」操作を、具体型を失わずに抽象化できる。メソッドが扱う型をレシーバと同 じ型に固定できることで、自己参照的な振る舞いを持つ型を Genericsで扱えるようになった。 interfaceだけで表現しようとすると戻り値がinterfaceとなり、取り出した要素に対してさらにメソッ ドを呼ぶたびに型アサーションが必要になる。F有界多相を使うと、具体型のまま連鎖できる。 この表現は型チェッカーの無限再帰問題を避けるため以前は仕様レベルで禁止されていた。
14. 型セットとの比較 type Number interface { ~int | ~int64 | ~float64 } func algo[T Number](x, y T) T { return x + y } type Adder[A Adder[A]] interface { Add(A) A } func algo[A Adder[A]](x, y A) A { return x.Add(y) } 型セットを使った書き方 ↑ algo関数で他の型も扱いたい　 場合はここに追加する ↑ このインターフェースを満たす メソッドを実装すればOK ↑ Numberインターフェースの型セットに+演算子　　を サポートしていない型を追加すると、ここで 　コンパイルエラーになる。その場合は分岐が必要 ↑ 逆に、intなどのAddメソッドを 　持たない型は使用できない 再帰的型制約を使った書き方
15. ユースケース
16. 他の言語での同等の機能の用例をもとに考えてみる • JavaのRecursive Type Bound（再帰的型境界） • C++（やC#）のCRTP（Curiously Recurring Template Pattern：奇妙な繰り返しテ ンプレートパターン） • TypeScriptの再帰ジェネリクス • RustのRecursive Trait Bound（再帰的トレイト制約）
17. ユースケース例 使用例： • Fluent interface（自己型を返しメソッドチェーンする設計パターン） ◦ ビルダーパターン、ORM、リポジトリの汎用的な関数など • 相互再帰的なデータ構造の操作 ◦ グラフ構造、ステートマシンなど • 「自分と同じ型としか計算・比較できない」という制約 ◦ 順序比較やソートなどの比較処理の一般化 ◦ 計算のロジックは共通だが、単位が違うもの同士を混ぜてはいけない場合 ▪ 通貨、長さなどの単位が切り替わる場合など ◦ オブジェクトの複製や合成を行い、自己型を返すメソッド
18. ユースケース例 使用例： • Fluent interface（自己型を返しメソッドチェーンする設計パターン） ◦ ビルダーパターン、ORM、リポジトリの汎用的な関数など • 相互再帰的なデータ構造の操作 ◦ グラフ構造、ステートマシンなど • 「自分と同じ型としか計算・比較できない」という制約 ◦ 順序比較やソートなどの比較処理の一般化 ◦ 計算のロジックは共通だが、単位が違うもの同士を混ぜてはいけない場合 ▪ 通貨、長さなどの単位が切り替わる場合など ◦ オブジェクトの複製や合成を行い、自己型を返すメソッド
19. Fluent interfaceの例 出所：mattn/go126-generics-example type Promise[ T any, P Promise[T, P] ] interface { Then(func(T) (T, error)) P Catch(func(error) (T, error)) P Await() (T, error) } p := NewPromise(func() (int, error) {...} p.Then(func(v int) (int, error) {... }).Then(func(v int) (int, error) {... }).Catch(func(err error) (int, error) {... }).Await() Promiseパターンの実装。具象型を維持しながらメソッドチェーンする振る舞いを定義できる
20. ユースケース例 使用例： • Fluent interface（自己型を返しメソッドチェーンする設計パターン） ◦ ビルダーパターン、ORM、リポジトリの汎用的な関数など • 相互再帰的なデータ構造の操作 ◦ グラフ構造、ステートマシンなど • 「自分と同じ型としか計算・比較できない」という制約 ◦ 順序比較やソートなどの比較処理の一般化 ◦ 計算のロジックは共通だが、単位が違うもの同士を混ぜてはいけない場合 ▪ 通貨、長さなどの単位が切り替わる場合など ◦ オブジェクトの複製や合成を行い、自己型を返すメソッド
21. 相互再帰的なデータ構造の例（グラフ） type Node[N Node[N, E], E Edge[E, N]] interface { ID() string Edges() []E } type Edge[E Edge[E, N], N Node[N, E]] interface { From() N To() N Weight() float64 } Go Playground (AIに書いてもらったダイクストラ法 ) cities := []*City{tokyo, osaka, nagoya, fukuoka} dist := ShortestPath[*City, *Road](tokyo, cities) for _, city := range []*City{osaka, nagoya, fukuoka} { fmt.Printf(“ Tokyo -> %s: %.0f km..) } === Shortest Path from Tokyo (km) === Tokyo -> Osaka: 513 km Tokyo -> Nagoya: 366 km Tokyo -> Fukuoka: 1067 km
22. どういう時に使うのか 使用例： • Fluent interface（自己型を返しメソッドチェーンする設計パターン） ◦ ビルダーパターン、ORM、リポジトリの汎用的な関数など • 相互再帰的なデータ構造の操作 ◦ グラフ構造、ステートマシンなど • 「自分と同じ型としか計算・比較できない」という制約 ◦ 順序比較やソートなどの比較処理の一般化 ◦ 計算のロジックは共通だが、単位が違うもの同士を混ぜてはいけない場合 ▪ 通貨、長さなどの単位が切り替わる場合など ◦ オブジェクトの複製や合成を行い、自己型を返すメソッド
23. Java標準のComparableインターフェース GoのComparable型制約（==, !=を使える）と違い、「同じ型同士で比較できる」という制約 public interface Comparable<T> { public int compareTo(T o); } public final class Collections { ...(中略) public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) { list.sort(null); } } 出所：OpenJDK Comparable, util/Collections
24. Goで「同じ型同士を比較するinterface」を定義する場合 type Comparable[T Comparable[T]] interface { CompareTo(other T) int } func Compare[T Comparable[T]](a, b T) int { return a.CompareTo(b) } 組み込みのcomparable型制約よりも型安全かつ厳密な制約を定義できる Go Playground
25. 再帰的型制約を使わない場合と何が違うのか type Comparable[T any] interface { CompareTo(other T) int } func (o Apple) CompareTo(other Orange) int { return o.Value < other.Value } 同じメソッドを実装する違う型を複数種類扱う関数が書ける（それはそう）
26. ユースケース例 使用例： • Fluent interface（自己型を返しメソッドチェーンする設計パターン） ◦ ビルダーパターン、ORM、リポジトリの汎用的な関数など • 相互再帰的なデータ構造の操作 ◦ グラフ構造、ステートマシンなど • 「自分と同じ型としか計算・比較できない」という制約 ◦ 順序比較やソートなどの比較処理の一般化 ◦ 計算のロジックは共通だが、単位が違うもの同士を混ぜてはいけない場合 ▪ 通貨、長さなどの単位が切り替わる場合など ◦ オブジェクトの複製や合成を行い、自己型を返すメソッド
27. ドメイン固有の型を定義して単位が混ざらないようにする 出所：プログラマが知るべき 97のこと
28. 同じ型同士でしか計算できない定義型を作る type Unit[T any] interface { Add(other T) T } type Meter float64 func (m Meter) Add(other Meter) Meter { return m + other } type Foot float64 func (f Feet) Add(other Feet) Feet { ... func main() { meters := []Meter{1.5, 2.0, 3.5} totalMeter := Sum(meters) feet := []Foot{10.0, 5.5} totalFoot := Sum(feet) // コンパイルエラーの例：単位が混ざったスライスを 引数に渡すことはできない。 // mixed := []any{Meter(1.0), Foot(1.0)} // Sum(mixed) ... Go Playground
29. ユースケース例 使用例： • Fluent interface（自己型を返しメソッドチェーンする設計パターン） ◦ ビルダーパターン、ORM、リポジトリの汎用的な関数など • 相互再帰的なデータ構造の操作 ◦ グラフ構造、ステートマシンなど • 「自分と同じ型としか計算・比較できない」という制約 ◦ 順序比較やソートなどの比較処理の一般化 ◦ 計算のロジックは共通だが、単位が違うもの同士を混ぜてはいけない場合 ▪ 通貨、長さなどの単位が切り替わる場合など ◦ オブジェクトの複製や合成を行い、自己型を返すメソッド
30. Grafana Labsのプロダクトにおけるk-wayマージの例 出所：GopherCon 2023: Blazing Fast Merge with Loser Trees - Bryan Boreham ↑ interfaceを使いたかったけど、 　Generics型を使えなかったから諦めた例
31. 2 5 4 1 6 8 2 1 6 複数のストリームを順序を保ってマージするアルゴリズム 1 最小ヒープ （木） アウトプット 参考：k-wayマージとは 1がヒープから抜けたので、次 にヒープに入る ストリーム （Sequence）
32. 最小のノードを1つずつ取り出すLoser Tree 出所：GopherCon 2023: Blazing Fast Merge with Loser Trees - Bryan Boreham
33. Grafanaにおける現状のヒープ（木構造）の実装 出所：GopherCon 2023: Blazing Fast Merge with Loser Trees - Bryan Boreham
34. Valueインターフェイスを実装するノードの実装案 現状 type Tree[E any, S Sequence] struct { … less func(E, E) bool nodes []node[E, S] } type node[E any, S Sequence] struct { … value E items S // リーフノードのみ } 改善案 type Tree[E Value[E], S Sequence[E]] struct { nodes []node[E, S] } type Value[T Value[T]] interface { Less(T) bool } type MyNode {...} func (m MyNode) Less(other MyNode) bool {...} 出所：grafana/loki pkg/util/loser/tree.go Go Playground
35. なぜvalueにinterfaceを使うと良いのか 1種類のノードを木構造にするだけなら、比較のメソッドを定義するために interfaceを使う必要が ない。しかしGrafanaの場合は、複数種類のメトリクスをそれぞれ独自のキーで扱える汎用的な ライブラリを作っていた。同じメソッドを実装する複数種類のキーを透過的に扱うため、 interface を使うことで振る舞いを抽象化した。 各サービスにおけるソートのキー： • Prometheus: uint64の数値（シリーズ参照番号） • Loki: タイムスタンプ＋ラベル文字列 • Pyroscope: タイムスタンプ
36. まとめ
37. まとめ Go 1.26における再帰的型制約解禁により、型制約の定義単位でF有界多相を導入 することが可能になった。これにより、型理論におけるパラメトリック多相（Generics） の大体の主要パターンを実装できるようになった。 表現力が上がったはいえ、普通のアプリ開発をしていたらあんまり使うことはないか も。interfaceは抽象化の文脈で、Genericsは型安全な表現力が武器なので、ライブ ラリを作る時が一番輝きそう。振る舞いを共通化したい、加えてレシーバと共通する型 情報を引数とか返り値で使いたい、と思ったら使ってみると良さそう。
38. 参考資料 • Go 1.26 Release Notes: Changes to the language • Issue #75883 spec: remove cycle restriction for type parameters : 型パラメータの循環を制 限していた型チェッカーの実装を削除した時のイシュー。これによって Generics型で再帰的型制約が使えるようになっ た。 • Featherweight Go（2020）: Go言語のジェネリクスの設計を書いた論文 • F-Bounded Polymorphism for Object-Oriented Programming（1989） • Wikipedia ポリモーフィズム • mattn/go126-generics-example: Generics型に再帰的型制約を使ったサンプルコード。 「オブジェクトの複 製」ユースケースもあります • GopherCon 2023: Blazing Fast Merge with Loser Trees - Bryan Boreham ◦ ブログ：The loser tree data structure: How to optimize merges and make your programs run faster • martinfowler.com: Fluent Interface（2005） • プログラマが知るべき97のこと: 【62】プリミティブ型よりドメイン固有の型を
39. ご清聴ありがとうございました
40. Appendix
41. Genericsのユースケース Genericsを使うと良い状況 • 言語定義のコンテナ型（スライス、マップ、チャンネル）を使用する操作 • 汎用データ構造（連結リストなど、言語に組み込まれていないもの） • 異なる型で共通のメソッドを実装する必要があり、異なる型の実装が全て同じよう に見える場合 Genericsを使うべきではない状況 • ある型の値のメソッドを呼び出すだけで済む場合はinterface型を使用する • メソッドの実装が型ごとに異なる場合は、interface型を使用する • メソッドを持たない型で操作をサポートする必要がある場合（例：encoding/jsonパッ ケージ） 出所：When To Use Generics (The Go Blog)
42. 型理論における多相の種類 ←[T any] 多相 アドホック多相 パラメトリック多相 サブタイプ多相 無限パラメトリック多相 有界パラメトリック多相 F有界多相 オーバーロード 型クラス 単純な有界多相 注意：この図はMECEではありません 具象型に固有の振る舞いを実装する 型をパラメータとして扱う （Generics） 型の親子関係を利用して具象型を共通型 として扱う ↓型パラメータ指定、型セット ←Goでは構造的に実現される。具象　 型をinterfaceとして扱うイメージ ←Goではできない 相互再帰的有界多相 ←Goではinterfaceが暗黙的に適用される 　ため、厳密な意味での型クラスは 　存在しない 多重有界多相 インターフェースの合成 Generics型の再帰的型制約 Goではあまりできない
43. Goでできない多相（Rustのオーバーロード） Playground Add traitを実装することで、+演算子を オーバーロードできる