Swift 范型入门
引言
范型解决了代码复用的问题
使用范型可以避免写出类似于下面这样的重复代码
func addInt(a: Int, b: Int) -> Int {
return a + b
}
func addDouble(a: Double, b: Double) -> Double {
return a + b
}
Swift 标准库中很多常见的数据结构都使用了范型，比如 array, dictionary, optional, result
Swift 标准库中的范型
Array
Swift 中 Array 的定义为
public struct Array<Element> { }
Element 为类型参数，每一个范型的数据结构结构中都至少有一个范型参数，代表还未确定的类型。
类型参数确定之后，Array 中只能存储该类型的数据。
Dictionary
Swift 中 Dictionary 的定义为
public struct Dictionary<Key, Value> where Key : Hashable { }
这里有两个类型参数，并且 Key 限定为必须满足 Hashable 协议。
let countryCodes = ["Arendelle": "AR", "Genovia": "GN", "Freedonia": "FD"]
let countryCode = countryCodes["Freedonia"]
上述代码会被类型推断为 [String : String] 类型
Optional
Swift 中 Optional 的定义为
public enum Optional<Wrapped> : ExpressibleByNilLiteral {
case none
case some(Wrapped)
}
Wrapped 为类型参数，同时遵守了 ExpressibleByNilLiteral 协议，可以直接通过赋值 nil 初始化
其中定义了两个 case，none 和 some(Wrapped)，some 中通过关联值保存了范型类型的值
let optionalName = Optional<String>.some("Princess Moana")
if let name = optionalName {}
Result
Result 是 Swift 5 中新增的类型，定义如下
public enum Result<Success, Failure> where Failure : Error {
case success(Success)
case failure(Failure)
}
直接看一个例子
enum MagicError: Error {
case spellFailure
}
func cast(_ spell: String) -> Result<String, MagicError> {
switch spell {
case "flowers":
return .success("💐")
case "stars":
return .success("✨")
default:
return .failure(.spellFailure)
}
}
范型数据结构
以一个队列为例查看一下如何自定义一个范型的数据结构
struct Queue<Element> {
private var elements: [Element] = []
mutating func enqueue(newElement: Element) {
elements.append(newElement)
}
mutating func dequeue() -> Element? {
guard !elements.isEmpty else { return nil }
return elements.remove(at: 0)
}
}
如上的 Elemen 类型在整个结构体中都是可以使用的，即使是在方法的内部
使用👇
var q = Queue<Int>()
q.enqueue(newElement: 4)
q.enqueue(newElement: 2)
q.dequeue()
q.dequeue()
q.dequeue()
q.dequeue()
范型函数
下面的方法实现将字典转换元祖数组
func pairs<Key, Value>(from dictionary: [Key: Value]) -> [(Key, Value)] {
return Array(dictionary)
}
使用👇
let somePairs = pairs(from: ["minimum": 199, "maximum": 299])
// result is [("maximum", 299), ("minimum", 199)]
let morePairs = pairs(from: [1: "Swift", 2: "Generics", 3: "Rule"])
// result is [(1, "Swift"), (2, "Generics"), (3, "Rule")]
范型的类型约束
实现查找中位数的方法
func mid<T>(array: [T]) -> T? {
guard !array.isEmpty else { return nil }
return array.sorted()[(array.count - 1) / 2]
}
上述代码会出现编译错误，因为 sorted 方法要求元素遵守 Comparable 协议，所以需要对范型类型增加一个约束
func mid<T: Comparable>(array: [T]) -> T? {
guard !array.isEmpty else { return nil }
return array.sorted()[(array.count - 1) / 2]
}
使用约束的语法和遵守协议的语法相同，在类型后面使用冒号 : 跟着要遵守的协议就可以了
清理求和函数
使用范型来清理文章开始提到的求和方法
定义一个协议，约束类型必须实现 + 方法，然后让 Int 和 Double 遵守协议
protocol Summable { static func +(lhs: Self, rhs: Self) -> Self }
extension Int: Summable {}
extension Double: Summable {}
定义范型的求和方法
func add<T: Summable>(x: T, y: T) -> T {
return x + y
}
可以对 Int 类型和 Double 使用 add 方法
let addIntSum = add(x: 1, y: 2) // 3
let addDoubleSum = add(x: 1.0, y: 2.0) // 3.0
由于使用协议约束，所以并不限定范型的具体类型必须是数值，遵守了 Summable 协议的任何类型都可以
extension String: Summable {}
let addString = add(x: "Generics", y: " are Awesome!!! :]")
扩展范型
范型类型在范型数据结构的扩展中也是可以使用，扩展上面的范型队列
extension Queue {
func peek() -> Element? {
return elements.first
}
}
继承范型
范型的类可以被继承，一个使用场景是继承并实现抽象的类
class Box<T> {
// Just a plain old box.
}
Box 可以存储任何类型，因为是范型定义的。
对范型类的继承可以有两种方式
-
可以继续保持范型，那么依旧可以存储任何类型
-
可以把范型具体化，那么该子类就只能存储一个确定的类型
Swift 对于两种继承方式都是支持的
class Gift<T>: Box<T> {
// By default, a gift box is wrapped with plain white paper
func wrap() {
print("Wrap with plain white paper.")
}
}
class Rose {
// Flower of choice for fairytale dramas
}
class ValentinesBox: Gift<Rose> {
// A rose for your valentine
}
class Shoe {
// Just regular footwear
}
class GlassSlipper: Shoe {
// A single shoe, destined for a princess
}
class ShoeBox: Box<Shoe> {
// A box that can contain shoes
}
带关联值的枚举
枚举的关联值也可以范型化
enum Reward<T> {
case treasureChest(T)
case medal
var message: String {
switch self {
case .treasureChest(let treasure):
return "You got a chest filled with \(treasure)."
case .medal:
return "Stand proud, you earned a medal!"
}
}
}
可以像下面这样使用
let message = Reward.treasureChest("💰").message
print(message)
Swift 5 中新出的 Result 类型就是范型枚举的一个应用
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