Swift 泛型

hudson 译原文

Swift 允许我们创建不与任何特定具体类型绑定的泛型类型、协议和函数，与满足一组给定要求的任何类型一起使用。

作为一种强类型安全的语言，泛型是 Swift 的一个核心特性，对于 Swift 的许多方面都非常重要 ------ 包括其标准库，后者大量使用了泛型。只需看看一些基本数据结构，比如 Array 和 Dictionary，这两者都是泛型的。

泛型使得同一种类型、协议或函数能够针对大量用例进行特化。例如，由于 Array 是泛型的，它允许为任何类型创建专门的实例 ------ 比如字符串：

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var array = ["One", "Two", "Three"]
array.append("Four")

// 由于上面的数组是专门针对字符串的，因此不能插入其他类型的值：
array.append(5)

// 当我们从数组中取出一个元素时，我们仍然可以像正常的字符串一样对待它，因为我们具有完整的类型安全性。
let characterCount = array[0].count

要创建自己的泛型，只需定义泛型类型是什么，以及可选的附加约束。例如，下面创建一个 Container 类型，它可以包含任何值，以及一个日期：

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struct Container<Value> {
    var value: Value
    var date: Date
}

就像能够创建特定的Array和Dictionary一样，我们也可以为任何类型的值创建特定Container，比如字符串或整数：

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let stringContainer = Container(value: "Message", date: Date())
let intContainer = Container(value: 7, date: Date())

请注意，在上面不需要指定要将 Container特定的哪些具体类型 ------ Swift 的类型推断会自动推断出stringContainer 是 Container<String> 实例，而 intContainer 是Container<Int> 实例。

当编写可能适用于许多不同类型的代码时，泛型尤其有用。例如，我们可能会使用上面的 Container 来实现一个泛型的 Cache，它可以为任何类型的键存储任何类型的值。在这种情况下，还需要添加了一个约束：Key 需要遵循Hashable，以便可以将其用于字典 ------ 就像这样：

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class Cache<Key: Hashable, Value> {
    private var values = [Key: Container<Value>]()

    func insert(_ value: Value, forKey key: Key) {
        let expirationDate = Date().addingTimeInterval(1000)

        values[key] = Container(
            value: value,
            date: expirationDate
        )
    }

    func value(forKey key: Key) -> Value? {
        guard let container = values[key] else {
            return nil
        }

        // 如果容器的日期是过去的，那么值已经过期，我们将其从缓存中删除。
        guard container.date > Date() else {
            values[key] = nil
            return nil
        }

        return container.value
    }
}

有了以上内容，现在可以为任何类型创建类型安全的缓存 ------ 例如用户或搜索结果：

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class UserManager {
    private var cachedUsers = Cache<User.ID, User>()
    ...
}

class SearchController {
    private var cachedResults = Cache<Query, [SearchResult]>() 
    ...
}

上面的代码中，我们确实需要指定 Cache 具体化的类型，因为编译器无法从调用点推断出该信息。

单个函数无论在何处定义也可以是泛型的。例如，下面代码扩展 String（它不是泛型类型）,以添加一个泛型函数，该函数允许轻松地增加数组中所有 Identifiable 值的 ID：

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extension String {
    mutating func appendIDs<T: Identifiable>(of values: [T]) {
        for value in values {
            append(" \(value.id)")
        }
    }
}

甚至协议也可以是泛型的！实际上，上面的 Identifiable 协议就是一个例子，因为它使用关联类型来使其能够用任何类型的 ID 类型进行具体化------ 就像这样：

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protocol Identifiable {
    associatedtype ID: Equatable & CustomStringConvertible

    var id: ID { get }
}

上面的方法使得每个符合 Identifiable 协议的类型都可以决定它想要使用的 ID 类型 ------ 同时仍然能够充分利用我们为 Identifiable 类型编写的所有泛型代码（比如上面的 String 扩展）。

例如，这里是 Article 类型使用 UUID 值作为 ID，而 Tag 类型可能只是使用整数(作为ID)：

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struct Article: Identifiable {
    let id: UUID
    var title: String
    var body: String
}

struct Tag: Identifiable {
    let id: Int
    var name: String
}

上面的技术非常有用。例如与另一个系统（如服务器端后端）兼容时，需要某些数据模型使用特定类型的 ID 。

再次，上述代码中，编译器将完成大部分繁重的工作，因为它将根据每个类型的 id 属性自动推断出 Article.ID 表示 UUID，Tag.ID 表示 Int ------ 现在，Article 和 Tag 都可以传递给接受符合 Identifiable 的值的任何函数，同时仍然保持不同的类型，甚至使用自己的不同类型的标识符。

这就是泛型的强大之处，它使我们能够编写更容易重用的代码，同时仍然能够进行局部具体化。算法、数据结构和实用工具通常是泛型的最佳候选 ------ 因为它们通常只需要其使用类型满足一定的要求，而不是与特定的具体类型绑定。

感谢阅读！🚀

Swift 中的泛型

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