swift 奇怪的索引设计

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前言

swift 中有一些比较奇怪的设计，其中切片的索引问题就经常被诟病，今天来详细讲讲。

首先来猜测以下代码输出什么内容：

css 复制代码

var arr = [1, 2, 3, 4]
var subArr = arr[1..<3]
print(subArr[0])

切片索引并非都从 0 开始

公布结果，以上代码会发生越界崩溃。

有些人看到这个结果会比较奇怪，subArr = arr[1..<3] 的结果明明是 $2, 3$ ，那 subArr[0] 应该是 2 啊，为什么会越界呢？

其实通过 arr[1..<3] 这种方法取得的是一个 ArraySlice<Element> 类型，也叫数组切片。

看下这个函数的声明：

swift 复制代码

public subscript(bounds: Range<Int>) -> ArraySlice<Element>

按照苹果官方文档的说法，这个 ArraySlice 和原数组共享内存，同时也共享索引，这样做的目的一方面是能够节省内存，另一方面能够提高大数组的操作效率。

因此我们上边的例子中 subArr 有效的索引应该为 1、2（共享父数组索引）。这点可以通过打印索引看出来：

less 复制代码

var arr = [1, 2, 3, 4]
var subArr = arr[1..<3]
// 打印索引
print(subArr.indices) // 打印 1..<3

得出这个结论后，我们再尝试获取 subArr 的第一个元素，应该直接取下标 1:

css 复制代码

var arr = [1, 2, 3, 4]
var subArr = arr[1..<3]
print(subArr[1]) // 打印：2

如何解决这个隐患

这种设计难以用正常思维理解，我查看了一些论坛中的讨论，关于这个设计也不太容易修改掉，因为在集合及其子序列之间共享索引是 Swift 集合算法设计的重要组成部分（说白了就是积重难返了）。

要避免这个坑也有一些方法，比如，我们可以在 ArraySlice 的扩展中写一个新的下标方法来做一层保护（防止崩溃）：

swift 复制代码

extension ArraySlice {
    subscript(`safe` index: Index) -> Element? {
        if indices.contains(index) {
            return self[index]
        } else {
            return nil
        }
    }
}

此类方法在之前的文章防止数组越界中也提到过。

其实苹果官方有提到，要安全地引用切片的开始和结束索引，始终使用 startIndex 和 endIndex 属性而不是特定值 ，也就是说，索引的开始位置不一定为 0，而是 startIndex，因此也可以在扩展中增加另一个方法，兼容这种情况：

swift 复制代码

extension ArraySlice {
    subscript(safeOffset offset: Int) -> Element? {
        let index = startIndex + offset
        return indices.contains(index) ? self[index] : nil
    }
}

这样的话，外界就可以默认切片的索引是从 0 开始的了，使用的时候：

ini 复制代码

var arr = [1, 2, 3, 4]
var subArr = arr[1..<3]
if let first = subArr[safeOffset: 0] {
    print(first) // 打印：2
}

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