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Swift的泛型特性是怎樣的

發布時間:2021-09-17 10:16:19 來源:億速云 閱讀:152 作者:柒染 欄目:web開發

今天就跟大家聊聊有關Swift的泛型特性是怎樣的,可能很多人都不太了解,為了讓大家更加了解,小編給大家總結了以下內容,希望大家根據這篇文章可以有所收獲。

泛型代碼讓你能根據你所定義的要求寫出可以用于任何類型的靈活的、可復用的函數。你可以編寫出可復用、意圖表達清晰、抽象的代碼。

泛型是 Swift 最強大的特性之一,很多 Swift 標準庫是基于泛型代碼構建的。實際上,甚至你都沒有意識到在語言指南中一直在使用泛型。例如,Swift  的 Array 和 Dictionary 類型都是泛型集合。

你可以創建一個容納 Int 值的數組,或者容納String 值的數組,甚至容納任何 Swift  可以創建的其他類型的數組。同樣,你可以創建一個存儲任何指定類型值的字典,而且類型沒有限制。

2. 泛型解決的問題

下面的 swapTwoInts(_:_:) 是一個標準的非泛型函數,用于交換兩個 Int 值:

func swapTwoInts(_ a: inout Int, _ b: inout Int) {     let temporaryA = a     a = b     b = temporaryA }

如輸入輸出形式參數中描述的一樣,這個函數用輸入輸出形式參數來交換 a 和 b 的值。

swapTwoInts(_:_:) 函數把 b 原本的值給 a ,把 a 原本的值給 b 。你可以調用這個函數來交換兩個 Int 變量的值。

var someInt = 3 var anotherInt = 107 swapTwoInts(&someInt, &anotherInt) print("someInt is now \(someInt), and anotherInt is now \(anotherInt)") // Prints "someInt is now 107, and anotherInt is now 3"

swapTwoInts(_:_:) 函數很實用,但是它只能用于 Int 值。如果你想交換兩個 String 值,或者兩個 Double  值,你只能再寫更多的函數,比如下面的 swapTwoStrings(_:_:) 和swapTwoDoubles(_:_:) 函數:

  1. func swapTwoStrings(_ a: inout String, _ b: inout String) { 

  2.     let temporaryA = a 

  3.     a = b 

  4.     b = temporaryA 


func swapTwoDoubles(_ a: inout Double, _ b: inout Double) {     let temporaryA = a     a = b     b = temporaryA }

你可能已經注意到了, swapTwoInts(_:_:) 、 swapTwoStrings(_:_:) 、 swapTwoDoubles(_:_:)  函數體是一樣的。唯一的區別是它們接收值類型不同( Int 、 String 和 Double )。

寫一個可以交換任意類型值的函數會更實用、更靈活。泛型代碼讓你能寫出這樣的函數。(下文中定義了這些函數的泛型版本。)

三個函數中, a 和 b 被定義為了相同的類型,這一點很重要。如果 a 和 b 類型不一樣,不能交換它們的值。Swift  是類型安全的語言,不允許(例如)一個 String 類型的變量和一個Double 類型的變量交換值。嘗試這樣做會引發一個編譯錯誤。

3. 泛型函數

泛型函數可以用于任何類型。這里是上面提到的 swapTwoInts(_:_:) 函數的泛型版本,叫做swapTwoValues(_:_:) :

func swapTwoValues<T>(_ a: inout T, _ b: inout T) {     let temporaryA = a     a = b     b = temporaryA }

swapTwoValues(_:_:) 和 swapTwoInts(_:_:) 函數體是一樣的。但是, swapTwoValues(_:_:)  和swapTwoInts(_:_:) 的第一行有點不一樣。下面是首行的對比:

func swapTwoInts(_ a: inout Int, _ b: inout Int) func swapTwoValues<T>(_ a: inout T, _ b: inout T)

泛型版本的函數用了一個占位符類型名(這里叫做 T ),而不是一個實際的類型名(比如 Int 、String 或 Double )。占位符類型名沒有聲明 T  必須是什么樣的,但是它確實說了 a 和 b 必須都是同一個類型 T ,或者說都是 T 所表示的類型。替代 T  實際使用的類型將在每次調用swapTwoValues(_:_:) 函數時決定。

其他的區別是泛型函數名( swapTwoValues(_:_:) )后面有包在尖括號()里的占位符類型名( T )。尖括號告訴 Swift, T  是一個 swapTwoValues(_:_:) 函數定義里的占位符類型名。因為 T 是一個占位符,Swift 不會查找真的叫 T 的類型。

現在,可以用調用 swapTwoInts 的方式來調用 swapTwoValues(_:_:)  函數,除此之外,可以給函數傳遞兩個任意類型的值,只要兩個實參的類型一致即可。每次調用 swapTwoValues(_:_:) ,用于T  的類型會根據傳入函數的值類型自動推斷。

在下面的兩個例子中, T分別被推斷為 Int 和 String :

var someInt = 3 var anotherInt = 107 swapTwoValues(&someInt, &anotherInt) // someInt is now 107, and anotherInt is now 3   var someString = "hello" var anotherString = "world" swapTwoValues(&someString, &anotherString) // someString is now "world", and anotherString is now "hello"

上面定義的 swapTwoValues(_:_:) 函數受一個名為 swap 的泛型函數啟發, swap 函數是 Swift  標準庫的一部分,可以用于你的應用中。如果你需要在你自己的代碼中用swapTwoValues(_:_:) 函數的功能,可以直接用 Swift 提供的  swap(_:_:) 函數,不需要自己實現。

4. 類型形式參數

上面的 swapTwoValues(_:_:) 中,占位符類型 T  就是一個類型形式參數的例子。類型形式參數指定并且命名一個占位符類型,緊挨著寫在函數名后面的一對尖括號里(比如)。

一旦你指定了一個類型形式參數,你就可以用它定義一個函數形式參數(比如swapTwoValues(_:_:) 函數中的形式參數 a 和 b  )的類型,或者用它做函數返回值類型,或者做函數體中類型標注。在不同情況下,用調用函數時的實際類型來替換類型形式參數。(上面的swapTwoValues(_:_:)  例子中,第一次調用函數的時候用 Int 替換了 T ,第二次調用是用 String替換的。)

你可以通過在尖括號里寫多個用逗號隔開的類型形式參數名,來提供更多類型形式參數。

5. 命名類型形式參數

大多數情況下,類型形式參數的名字要有描述性,比如 Dictionary

類型形式參數永遠用大寫開頭的駝峰命名法(比如T和MyTypeParameter)命名,以指明它們是一個類型的占位符,不是一個值。

6. 泛型類型

除了泛型函數,Swift允許你定義自己的泛型類型。它們是可以用于任意類型的自定義類、結構體、枚舉,和 Array 、 Dictionary  方式類似。

本章將向你展示如何寫出一個叫做 Stack 的泛型集合類型。棧是值的有序集合,和數組類似,但是比 Swift 的 Array  類型有更嚴格的操作限制。數組允許在其中任何位置插入和移除元素。但是,棧的新元素只能添加到集合的末尾(這就是所謂的壓棧)。同樣,棧只允許從集合的末尾移除元素(這就是所謂的出棧)。

UINavigationController類在它的導航層級關系中管理視圖控制器就是用的棧的思想。你可以調用UINavigationController類的pushViewController(_:animated:)  方法添加(或者說push)一個視圖控制器到導航棧里,用popViewControllerAnimated(_:)  方法從導航棧移除(或者說pop)一個視圖控制器。當你需要用嚴格的”后進,先出”方式管理一個集合時,棧是一個很有用的集合模型。

下面的圖示展示了壓棧和出棧的行為:

Swift的泛型特性是怎樣的
  1. 鴻蒙官方戰略合作共建——HarmonyOS技術社區

  2. 現在棧里有三個值;

  3. 第四個值壓到棧頂;

  4. 棧里現在有四個值,最近添加的那個在頂部;

  5. 棧中頂部的元素被移除,或者說叫”出棧”;

  6. 移除一個元素之后,棧里又有三個元素了。

這里是如何寫一個非泛型版本的棧,這種情況是一個 Int 值的棧:

struct IntStack {     var items = [Int]()     mutating func push(_ item: Int) {         items.append(item)     }     mutating func pop() -> Int {         return items.removeLast()     } }

這個結構體用了一個叫做 items 的 Array 屬性去存儲棧中的值。 Stack 提供兩個方法, push 和pop  ,用于添加和移除棧中的值。這兩個方法被標記為 mutating ,是因為他們需要修改(或者說改變)結構體的 items 數組。

上面展示的 IntStack 類型只能用于 Int 值。但是定義一個泛型 Stack 會更實用,這樣可以管理任何類型值的棧。

這里有一個相同代碼的泛型版本:

struct Stack<Element> {     var items = [Element]()     mutating func push(_ item: Element) {         items.append(item)     }     mutating func pop() -> Element {         return items.removeLast()     } }

注意,這個泛型的 Stack 和非泛型版本的本質上是一樣的,只是用一個叫做 Element 的類型形式參數代替了實際的 Int  類型。這個類型形式參數寫在一對尖括號()里,緊跟在結構體名字后面。

Element 為稍后提供的”某類型 Element “定義了一個占位符名稱。這個未來的類型可以在結構體定義內部任何位置以” Element  “引用。在這個例子中,有三個地方將 Element 作為一個占位符使用:

  • 創建一個名為 items 的屬性,用一個 Element 類型值的空數組初始化這個屬性;

  • 指定 push(_:) 方法有一個叫做 item 的形式參數,其必須是 Element 類型;

  • 指定 pop() 方法的返回值是一個 Element 類型的值。

因為它是泛型,因此能以 Array 和 Dictionary 相似的方式,用 Stack 創建一個Swift 中有效的任意類型的棧。

通過在尖括號中寫出存儲在棧里的類型,來創建一個新的 Stack 實例。例如,創建一個新的字符串棧,可以寫 Stack() :

var stackOfStrings = Stack<String>() stackOfStrings.push("uno") stackOfStrings.push("dos") stackOfStrings.push("tres") stackOfStrings.push("cuatro") // the stack now contains 4 strings

這是往棧里壓入四個值之后, stackOfStrings 的圖示:

Swift的泛型特性是怎樣的

從棧中移除并返回頂部的值,"cuatro" :

let fromTheTop = stackOfStrings.pop() // fromTheTop is equal to "cuatro", and the stack now contains 3 strings

這是棧頂部的值出棧后的棧圖示:

Swift的泛型特性是怎樣的

7. 擴展一個泛型類型

當你擴展一個泛型類型時,不需要在擴展的定義中提供類型形式參數列表。原始類型定義的類型形式參數列表在擴展體里仍然有效,并且原始類型形式參數列表名稱也用于擴展類型形式參數。

下面的例子擴展了泛型 Stack 類型,向其中添加一個叫做 topItem 的只讀計算屬性,不需要從棧里移除就能返回頂部的元素:

extension Stack {     var topItem: Element? {         return items.isEmpty ? nil : items[items.count - 1]     } }

topItem 屬性返回一個 Element 類型的可選值。如果棧是空的, topItem 返回 nil ;如果棧非空, topItem 返回 items  數組的最后一個元素。

注意,這個擴展沒有定義類型形式參數列表。相反,擴展中用 Stack已有的類型形式參數名稱,Element ,來指明計算屬性 topItem  的可選項類型。

現在,不用移除元素,就可以用任何 Stack 實例的 topItem 計算屬性來訪問和查詢它頂部的元素:

if let topItem = stackOfStrings.topItem {     print("The top item on the stack is \(topItem).") } // Prints "The top item on the stack is tres."

8. 類型約束

swapTwoValues(_:_:) 函數和 Stack  類型可以用于任意類型。但是,有時在用于泛型函數的類型和泛型類型上,強制其遵循特定的類型約束很有用。類型約束指出一個類型形式參數必須繼承自特定類,或者遵循一個特定的協議、組合協議。

例如,Swift 的 Dictionary  類型在可以用于字典中鍵的類型上設置了一個限制。如字典中描述的一樣,字典鍵的類型必須是是可哈希的。也就是說,它必須提供一種使其可以唯一表示的方法。Dictionary  需要它的鍵是可哈希的,以便它可以檢查字典中是否包含一個特定鍵的值。沒有了這個要求, Dictionary  不能區分該插入還是替換一個指定鍵的值,也不能在字典中查找已經給定的鍵的值。

這個要求通過 Dictionary 鍵類型上的類型約束實現,它指明了鍵類型必須遵循 Swift 標準庫中定義的 Hashable 協議。所有 Swift  基本類型(比如 String 、 Int 、 Double 和 Bool )默認都是可哈希的。

創建自定義泛型類型時,你可以定義你自己的類型約束,這些約束可以提供強大的泛型編程能力。像 Hashable  這樣的抽象概念,根據概念上的特征,而不是確切的類型來表征類型。

? 8.1 類型約束語法

在一個類型形式參數名稱后面放置一個類或者協議作為形式參數列表的一部分,并用冒號隔開,以寫出一個類型約束。下面展示了一個泛型函數類型約束的基本語法(和泛型類型的語法相同):

func someFunction<T: SomeClass, U: SomeProtocol>(someT: T, someU: U) {     // function body goes here }

上面的假想函數有兩個形式參數。第一個類型形式參數, T ,有一個類型約束要求 T 是SomeClass 的子類。第二個類型形式參數, U  ,有一個類型約束要求 U 遵循 SomeProtocol 協議。

? 8.2 類型約束的應用

這是一個叫做 findIndex(ofString:in:) 的非泛型函數,在給定的 String 值數組中查找給定的String 值。  findIndex(ofString:in:) 函數返回一個可選的 Int  值,如果找到了給定字符串,它會返回數組中第一個匹配的字符串的索引值,如果找不到給定字符串就返回 nil:

func findIndex(ofString valueToFind: String, in array: [String]) -> Int? {     for (index, value) in array.enumerated() {         if value == valueToFind {             return index         }     }     return nil }

findIndex(ofString:in:) 函數可以用于字符串數組中查找字符串值:

let strings = ["cat", "dog", "llama", "parakeet", "terrapin"] if let foundIndex = findIndex(ofString: "llama", in: strings) {     print("The index of llama is \(foundIndex)") } // Prints "The index of llama is 2"

在數組中查找值的索引的原理只能用于字符串。但是,通過某種 T 類型的值代替所有用到的字符串,你可以用泛型函數寫一個相同的功能。

這里寫出了一個叫做 findIndex(of:in:) 的函數,可能是你期望的 findIndex(ofString:in:)  函數的一個泛型版本。注意,函數的返回值仍然是 Int?  ,因為函數返回一個可選的索引數字,而不是數組里的一個可選的值。這個函數沒有編譯,例子后面會解釋原因:

func findIndex<T>(of valueToFind: T, in array:[T]) -> Int? {     for (index, value) in array.enumerated() {         if value == valueToFind {             return index         }     }     return nil }

這個函數沒有像上面寫的那樣編譯。問題在于相等檢查,”if value == valueToFind “。Swift 中的類型不是每種都能用相等操作符(  == )來比較的。如果你創建自己的類或者結構體去描述一個復雜的數據模型,比如說,對于那個類或結構體來說,”相等”的意義不是 Swift  能替你猜出來的。因此,不能保證這份代碼可以用于所有 T 可以表示的類型,當你嘗試編譯這份代碼時會提示一個相應的錯誤。

并非無路可走,總之,Swift 標準庫中定義了一個叫做 Equatable 的協議,要求遵循其協議的類型要實現相等操作符( == )和不等操作符( !=  ),用于比較該類型的任意兩個值。所有 Swift 標準庫中的類型自動支持 Equatable 協議。

任何 Equatable 的類型都能安全地用于 findIndex(of:in:)  函數,因為可以保證那些類型支持相等操作符。為了表達這個事實,當你定義函數時將 Equatable 類型約束作為類型形式參數定義的一部分書寫:

func findIndex<T: Equatable>(of valueToFind: T, in array:[T]) -> Int? {     for (index, value) in array.enumerated() {         if value == valueToFind {             return index         }     }     return nil }

findIndex(of:in:) 的類型形式參數寫作 T: Equatable ,表示”任何遵循 Equatable 協議的類型 T“。

findIndex(of:in:) 函數現在可以成功編譯,并且可以用于任何 Equatable 的類型,比如 Double或者 String :

let doubleIndex = findIndex(of: 9.3, in: [3.14159, 0.1, 0.25]) // doubleIndex is an optional Int with no value, because 9.3 is not in the array let stringIndex = findIndex(of: "Andrea", in: ["Mike", "Malcolm", "Andrea"]) // stringIndex is an optional Int containing a value of 2

9. 關聯類型

定義一個協議時,有時在協議定義里聲明一個或多個關聯類型是很有用的。關聯類型給協議中用到的類型一個占位符名稱。直到采納協議時,才指定用于該關聯類型的實際類型。關聯類型通過associatedtype  關鍵字指定。

? 9.1 關聯類型的應用

這里是一個叫做 Container 的示例協議,聲明了一個叫做 ItemType 的關聯類型:

protocol Container {     associatedtype ItemType     mutating func append(_ item: ItemType)     var count: Int { get }     subscript(i: Int) -> ItemType { get } }

Container 協議定義了三個所有容器必須提供的功能:

  • 必須能夠通過 append(_:) 方法向容器中添加新元素;

  • 必須能夠通過一個返回 Int 值的 count 屬性獲取容器中的元素數量;

  • 必須能夠通過 Int 索引值的下標取出容器中每個元素。

這個協議沒有指定元素如何儲存在容器中,也沒指定允許存入容器的元素類型。協議僅僅指定了想成為一個 Container  的類型,必須提供的三種功能。遵循該協議的類型可以提供其他功能,只要滿足這三個要求即可。

任何遵循 Container  協議的類型必須能指定其存儲值的類型。尤其是它必須保證只有正確類型的元素才能添加到容器中,而且該類型下標返回的元素類型必須是正確的。

為了定義這些要求, Container 協議需要一種在不知道容器具體類型的情況下,引用該容器將存儲的元素類型的方法。 Container  協議需要指定所有傳給 append(_:) 方法的值必須和容器里元素的值類型是一樣的,而且容器下標返回的值也是和容器里元素的值類型相同。

為了實現這些要求, Container 協議聲明了一個叫做 ItemType 的關聯類型,寫作 associatedtype ItemType  。協議沒有定義 ItemType 是什么類型,這個信息留給遵循協議的類型去提供。但是,ItemType 這個別名,提供了一種引用 Container  中元素類型的方式,定義了一種用于 Container方法和下標的類型,確保了任何 Container 期待的行為都得到滿足。

這是前面非泛型版本的 IntStack ,使其遵循 Container 協議:

struct IntStack: Container {     // original IntStack implementation     var items = [Int]()     mutating func push(_ item: Int) {         items.append(item)     }     mutating func pop() -> Int {         return items.removeLast()     }     // conformance to the Container protocol     typealias ItemType = Int     mutating func append(_ item: Int) {         self.push(item)     }     var count: Int {         return items.count     }     subscript(i: Int) -> Int {         return items[i]     } }

IntStack 實現了 Container 協議所有的要求,為滿足這些要求,封裝了 IntStack 里現有的方法。

此外, IntStack 為了實現 Container 協議,指定了適用于 ItemType 的類型是 Int 類型。typealias ItemType  = Int 把 ItemType 抽象類型轉換為了具體的 Int 類型。

感謝 Swift 的類型推斷功能,你不用真的在 IntStack 定義中聲明一個具體的 Int 類型 ItemType。因為 IntStack 遵循  Container 協議的所有要求,通過簡單查看 append(_:) 方法的 item 形式參數和下標的返回類型,Swift 可以推斷出合適的  ItemType 。如果你真的從上面的代碼中刪除typealias ItemType = Int ,一切都會正常運行,因為 ItemType  該用什么類型是非常明確的。

你也可以做一個遵循 Container 協議的泛型 Stack 類型:

struct Stack<Element>: Container {     // original Stack<Element> implementation     var items = [Element]()     mutating func push(_ item: Element) {         items.append(item)     }     mutating func pop() -> Element {         return items.removeLast()     }     // conformance to the Container protocol     mutating func append(_ item: Element) {         self.push(item)     }     var count: Int {         return items.count     }     subscript(i: Int) -> Element {         return items[i]     } }

這次,類型形式參數 Element 用于 append(_:) 方法的 item 形式參數和下標的返回類型。因此,對于這個容器,Swift 可以推斷出  Element 是適用于 ItemType 的類型。

? 9.2 給關聯類型添加約束

你可以在協議里給關聯類型添加約束來要求遵循的類型滿足約束。比如說,下面的代碼定義了一個版本的 Container  ,它要求容器中的元素都是可判等的。

protocol Container {     associatedtype Item: Equatable     mutating func append(_ item: Item)     var count: Int { get }     subscript(i: Int) -> Item { get } }

要遵循這個版本的 Container ,容器的 Item 必須遵循 Equatable 協議。

? 9.3 在關聯類型約束里使用協議

協議可以作為它自身的要求出現。比如說,這里有一個協議細化了 Container 協議,添加了一個 suffix(_:) 方法。 suffix(_:)  方法返回容器中從后往前給定數量的元素,把它們存儲在一個 Suffix 類型的實例里。

protocol SuffixableContainer: Container {     associatedtype Suffix: SuffixableContainer where Suffix.Item == Item     func suffix(_ size: Int) -> Suffix }

在這個協議里, Suffix 是一個關聯類型,就像上邊例子中 Container 的 Item 類型一樣。Suffix 擁有兩個約束:它必須遵循  SuffixableContainer 協議(就是當前定義的協議),以及它的 Item 類型必須是和容器里的 Item 類型相同。Item 的約束是一個  where 分句,它在下面帶有泛型 Where 分句的擴展中有討論。

這里有一個來自閉包的循環強引用的 Stack 類型的擴展,它添加了對 SuffixableContainer協議的遵循:

extension Stack: SuffixableContainer {     func suffix(_ size: Int) -> Stack {         var result = Stack()         for index in (count-size)..<count {             result.append(self[index])         }         return result     }     // Inferred that Suffix is Stack. } var stackOfInts = Stack<Int>() stackOfInts.append(10) stackOfInts.append(20) stackOfInts.append(30) let suffix = stackOfInts.suffix(2) // suffix contains 20 and 30

在上面的例子中, Suffix 是 Stack 的關聯類型,也就是 Stack ,所以 Stack 的后綴運算返回另一個 Stack 。另外,遵循  SuffixableContainer 的類型可以擁有一個與它自己不同的Suffix  類型&mdash;&mdash;也就是說后綴運算可以返回不同的類型。比如說,這里有一個非泛型IntStack 類型的擴展,它添加了 SuffixableContainer 遵循,使用  Stack作為它的后綴類型而不是 IntStack :

extension IntStack: SuffixableContainer {     func suffix(_ size: Int) -> Stack<Int> {         var result = Stack<Int>()         for index in (count-size)..<count {             result.append(self[index])         }         return result     }     // Inferred that Suffix is Stack<Int>. }

? 9.4 擴展現有類型來指定關聯類型

你可以擴展一個現有類型使其遵循一個協議,如在擴展里添加協議遵循描述的一樣。這包括一個帶關聯類型的協議。

Swift 的 Array 類型已經提供了 append(_:) 方法、 count 屬性、用 Int 索引取出其元素的下標。這三個功能滿足了  Container 協議的要求。這意味著你可以通過簡單地聲明 Array 采納協議,擴展 Array 使其遵循 Container  協議。通過一個空的擴展實現,如使用擴展聲明采納協議:

extension Array: Container {}

數組已有的 append(_:) 方法和下標使得 Swift 能為 ItemType 推斷出合適的類型,就像上面的泛型 Stack  類型一樣。定義這個擴展之后,你可以把任何 Array 當做一個 Container 使用。

10. 泛型Where分句

如類型約束中描述的一樣,類型約束允許你在泛型函數或泛型類型相關的類型形式參數上定義要求。

類型約束在為關聯類型定義要求時也很有用。通過定義一個泛型Where分句來實現。泛型 Where  分句讓你能夠要求一個關聯類型必須遵循指定的協議,或者指定的類型形式參數和關聯類型必須相同。泛型 Where 分句以 Where  關鍵字開頭,后接關聯類型的約束或類型和關聯類型一致的關系。泛型 Where 分句寫在一個類型或函數體的左半個大括號前面。

下面的例子定義了一個叫做 allItemsMatch 的泛型函數,用來檢查兩個 Container  實例是否包含相同順序的相同元素。如果所有元素都匹配,函數返回布爾值 ture ,否則返回 false 。

被檢查的兩個容器不一定是相同類型的(盡管它們可以是),但是它們的元素類型必須相同。這個要求通過類型約束和泛型 Where 分句一起體現:

func allItemsMatch<C1: Container, C2: Container>     (_ someContainer: C1, _ anotherContainer: C2) -> Bool     where C1.ItemType == C2.ItemType, C1.ItemType: Equatable {                  // Check that both containers contain the same number of items.         if someContainer.count != anotherContainer.count {             return false         }                  // Check each pair of items to see if they are equivalent.         for i in 0..<someContainer.count {             if someContainer[i] != anotherContainer[i] {                 return false             }         }                  // All items match, so return true.         return true }

這個函數有兩個形式參數,someContainer 和 anotherContainer 。 someContainer 形式參數是 C1類型,  anotherContainer 形式參數是 C2 類型。 C1 和 C2 是兩個容器類型的類型形式參數,它們的類型在調用函數時決定。

下面是函數的兩個類型形式參數上設置的要求:

  • C1 必須遵循 Container 協議(寫作 C1: Container );

  • C2 也必須遵循 Container 協議(寫作 C2: Container );

  • C1 的 ItemType 必須和 C2 的 ItemType 相同(寫作 C1.ItemType == C2.ItemType );

  • C1 的 ItemType 必須遵循 Equatable 協議(寫作 C1.ItemType: Equatable )。

前兩個要求定義在了函數的類型形式參數列表里,后兩個要求定義在了函數的泛型 Where 分句中。

這些要求意味著:

  • someContainer 是一個 C1 類型的容器;

  • anotherContainer 是一個 C2 類型的容器;

  • someContainer 和 anotherContainer 中的元素類型相同;

  • someContainer 中的元素可以通過不等操作符( != )檢查它們是否不一樣。

后兩個要求放到一起意味著, anotherContainer 中的元素也可以通過 != 操作符檢查,因為它們和 someContainer  中的元素類型完全相同。

這些要求使得 allItemsMatch(_:_:) 函數可以比較兩個容器,即使它們是不同類型的容器。

allItemsMatch(_:_:) 函數開始會先檢查兩個容器中的元素數量是否相同。如果它們的元素數量不同,它們不可能匹配,函數就會返回 false  。

檢查完數量之后,用一個 for-in 循環和半開區間操作符( ..< )遍歷 someContainer 中的所有元素。函數會檢查  someContainer 中的每個元素,是否和 anotherContainer 中對應的元素不相等。如果兩個元素不相等,則兩個容器不匹配,函數返回  false 。

如果循環完成都沒有出現不匹配的情況,兩個容器就是匹配的,則函數返回 true 。

這是 allItemsMatch(_:_:) 函數使用的示例:

var stackOfStrings = Stack<String>() stackOfStrings.push("uno") stackOfStrings.push("dos") stackOfStrings.push("tres")   var arrayOfStrings = ["uno", "dos", "tres"]   if allItemsMatch(stackOfStrings, arrayOfStrings) {     print("All items match.") } else {     print("Not all items match.") } // Prints "All items match."

上面的例子創建了一個 Stack 實例來存儲 String 值,壓到棧中三個字符串。還創建了一個  Array實例,用三個同樣字符串的字面量初始化該數組。雖然棧和數組的類型不一樣,但它們都遵循Container 協議,并且它們包含的值類型一樣。因此,你可以調用  allItemsMatch(_:_:) 函數,用那兩個容器做函數的形式參數。上面的例子中, allItemsMatch(_:_:)  函數正確地報告了兩個容器中所有元素匹配。

11. 帶有泛型 Where 分句的擴展

你同時也可以使用泛型的 where 分句來作為擴展的一部分。下面的泛型 Stack 結構體的擴展了先前的栗子,添加了一個 isTop(_:)  方法。

extension Stack where Element: Equatable {     func isTop(_ item: Element) -> Bool {         guard let topItem = items.last else {             return false         }         return topItem == item     } }

這個新的 isTop(_:) 方法首先校驗棧不為空,然后對比給定的元素與棧頂元素。如果你嘗試不使用泛型 where 分句來做這個,你可能會遇到一個問題:  isTop(_:) 的實現要使用 == 運算符,但Stack 的定義并不需要其元素可相等,所以使用 == 運算符會導致運行時錯誤。使用泛型  where分句則允許你給擴展添加一個新的要求,這樣擴展只會在棧內元素可判等的時候才給棧添加isTop(_:) 方法。

這是用法:

if stackOfStrings.isTop("tres") {     print("Top element is tres.") } else {     print("Top element is something else.") } // Prints "Top element is tres."

如果嘗試在元素不能判等的棧調用 isTop(_:) 方法,你就會出發運行時錯誤。

struct NotEquatable { } var notEquatableStack = Stack<NotEquatable>() let notEquatableValue = NotEquatable() notEquatableStack.push(notEquatableValue) notEquatableStack.isTop(notEquatableValue) // Error

你可以使用泛型 where 分句來擴展到一個協議。下面的栗子把先前的 Container 協議擴展添加了一個 startsWith(_:) 方法。

extension Container where Item: Equatable {     func startsWith(_ item: Item) -> Bool {         return count >= 1 && self[0] == item     } }

startsWith(_:) 方法首先確保容器擁有至少一個元素,然后它檢查第一個元素是否與給定元素相同。這個新的 startsWith(_:)  方法可以應用到任何遵循 Container 協議的類型上,包括前面我們用的棧和數組,只要容器的元素可以判等。

if [9, 9, 9].startsWith(42) {     print("Starts with 42.") } else {     print("Starts with something else.") } // Prints "Starts with something else."

上邊例子中的泛型 where 分句要求 Item 遵循協議,但你同樣可以寫一個泛型 where 分句來要求Item 為特定類型。比如:

extension Container where Item == Double {     func average() -> Double {         var sum = 0.0         for index in 0..<count {             sum += self[index]         }         return sum / Double(count)     } } print([1260.0, 1200.0, 98.6, 37.0].average()) // Prints "648.9"

這個栗子在 Item 是 Double 時給容器添加了 average()  方法。它遍歷容器中的元素來把它們相加,然后除以容器的總數來計算平均值。它顯式地把總數從 Int 轉為 Double 來允許浮點除法。

你可以在一個泛型 where 分句中包含多個要求來作為擴展的一部分,就如同你在其它地方寫的泛型 where 分句一樣。每一個需求用逗號分隔。

12. 上下文 Where 分句

當你已經在范型類型上下文中時,你可以把范型 where  分句作為聲明的一部分,它自己沒有范型類型約束。比如說,你可以在范型類型的下標腳本或者范型類型擴展的方法中寫范型 where 分句。 Container  結構體是范型,下邊例子中的 where 分句寫明了容器中新方法需要滿足什么要求才能可用。

extension Container {     func average() -> Double where Item == Int {         var sum = 0.0         for index in 0..<count {             sum += Double(self[index])         }         return sum / Double(count)     }     func endsWith(_ item: Item) -> Bool where Item: Equatable {         return count >= 1 && self[count-1] == item     } } let numbers = [1260, 1200, 98, 37] print(numbers.average()) // Prints "648.75" print(numbers.endsWith(37)) // Prints "true"

這個例子在元素是整數時給 Container 添加了一個 average() 方法,它還在元素是可判等的情況下添加了 endsWith(_:)  方法。這兩個函數都包含了范型 where 分句,它給范型原本聲明在Container 中的形式參數 Item 類型添加了類型限制。

如果你不想使用上下文 where 分句,你就需要寫兩個擴展,每一個都使用范型 where 分句。下面的例子和上面的例子有著相同的效果。

extension Container where Item == Int {     func average() -> Double {         var sum = 0.0         for index in 0..<count {             sum += Double(self[index])         }         return sum / Double(count)     } } extension Container where Item: Equatable {     func endsWith(_ item: Item) -> Bool {         return count >= 1 && self[count-1] == item     } }

使用了上下文 where 分句, average() 和 endsWith(_:) 都卸載了同一個擴展當中,因為每一個方法的范型 where  分句聲明了其生效所需要滿足的前提。把這些需求移動到擴展的范型 where 分句,可讓方法以相同的情況生效,但這就要求一個擴展對應一種需求了。

13. 關聯類型的泛型 Where 分句

你可以在關聯類型中包含一個泛型 where 分句。比如說,假定你想要做一個包含遍歷器的Container ,比如標準庫中 Sequence  協議那樣。那么你會這么寫:

protocol Container {     associatedtype Item     mutating func append(_ item: Item)     var count: Int { get }     subscript(i: Int) -> Item { get }          associatedtype Iterator: IteratorProtocol where Iterator.Element == Item     func makeIterator() -> Iterator }

Iterator 中的泛型 where 分句要求遍歷器以相同的類型遍歷容器內的所有元素,無論遍歷器是什么類型。 makeIterator()  函數提供了容器的遍歷器的訪問。

對于一個繼承自其他協議的協議來說,你可以通過在協議的聲明中包含泛型 where 分句來給繼承的協議中關聯類型添加限定。比如說,下面的代碼聲明了一個  ComparableContainer 協議,它要求 Item 遵循 Comparable :

protocol ComparableContainer: Container where Item: Comparable { }

14. 泛型下標

下標可以是泛型,它們可以包含泛型 where 分句。你可以在 subscript 后用尖括號來寫類型占位符,你還可以在下標代碼塊花括號前寫泛型 where  分句。舉例來說:

extension Container {     subscript<Indices: Sequence>(indices: Indices) -> [Item]         where Indices.Iterator.Element == Int {             var result = [Item]()             for index in indices {                 result.append(self[index])             }             return result     } }

這個 Container 協議的擴展添加了一個接收一系列索引并返回包含給定索引元素的數組。這個泛型下標有如下限定:

  • 在尖括號中的泛型形式參數 Indices 必須是遵循標準庫中 Sequence 協議的某類型;

  • 下標接收單個形式參數, indices ,它是一個 Indices 類型的實例;

  • 泛型 where 分句要求序列的遍歷器必須遍歷 Int 類型的元素。這就保證了序列中的索引都是作為容器索引的相同類型。

合在一起,這些限定意味著傳入的 indices 形式參數是一個整數的序列。

看完上述內容,你們對Swift的泛型特性是怎樣的有進一步的了解嗎?如果還想了解更多知識或者相關內容,請關注億速云行業資訊頻道,感謝大家的支持。

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