Swift 开发教程系列 - 第8章：协议与扩展

Swift 中的协议（protocol）和扩展（extension）是用于构建灵活、可重用代码的重要工具。协议定义了实现某些功能所需的方法和属性，而扩展允许向已有类型添加新功能，使代码更加模块化。通过本章，你将学习如何使用协议和扩展来提高代码的可维护性和扩展性。

8.1 协议（Protocol）

协议定义了一组方法或属性，任何符合该协议的类型都必须实现这些方法或属性。协议适用于定义通用行为，并通过扩展实现不同类型的统一处理。

定义协议

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protocol Describable {
    var description: String { get }
    func describe()
}

struct Person: Describable {
    var name: String
    var age: Int
    
    var description: String {
        return "\(name), \(age) years old"
    }
    
    func describe() {
        print(description)
    }
}

let john = Person(name: "John", age: 30)
john.describe()  // 输出："John, 30 years old"

在上例中，Describable 协议要求实现一个 description 属性和一个 describe() 方法，Person 结构体遵循该协议并实现了这些需求。

8.2 协议的继承与组合

协议可以继承其他协议，从而在单个协议中组合多个要求。一个类型可以遵循多个协议，使其具备更广泛的行为。

示例代码

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protocol Identifiable {
    var id: String { get }
}

protocol Nameable {
    var name: String { get }
}

protocol Displayable: Identifiable, Nameable {
    func display()
}

struct Product: Displayable {
    var id: String
    var name: String
    
    func display() {
        print("Product ID: \(id), Name: \(name)")
    }
}

let product = Product(id: "001", name: "Laptop")
product.display()  // 输出："Product ID: 001, Name: Laptop"

在上例中，Displayable 协议继承了 Identifiable 和 Nameable 协议，使 Product 类型具备 id、name 和 display() 的功能。

8.3 协议与类专用协议

在 Swift 中，协议可以被限制为仅供类（class）实现，方法是使用 AnyObject。这在需要引用语义（而非值语义）时非常有用。

示例代码

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protocol DatabaseDelegate: AnyObject {
    func didFetchData()
}

class DatabaseManager {
    weak var delegate: DatabaseDelegate?
    
    func fetchData() {
        // 模拟数据获取完成
        print("Data fetched from database")
        delegate?.didFetchData()
    }
}

class ViewController: DatabaseDelegate {
    func didFetchData() {
        print("Data received in ViewController")
    }
}

let manager = DatabaseManager()
let viewController = ViewController()
manager.delegate = viewController
manager.fetchData()
// 输出：
// "Data fetched from database"
// "Data received in ViewController"

在上例中，DatabaseDelegate 协议只能由类实现，通过弱引用（weak）避免了循环引用。

8.4 协议扩展

协议扩展允许为协议提供默认实现，符合协议的类型可以直接使用这些默认实现，而不需要实现协议中的每个方法。

示例代码

swift 复制代码

protocol Printable {
    var text: String { get }
}

extension Printable {
    func printText() {
        print(text)
    }
}

struct Document: Printable {
    var text: String
}

let document = Document(text: "Hello, world!")
document.printText()  // 输出："Hello, world!"

在上例中，printText 的默认实现被添加到 Printable 协议中，因此 Document 类型无需显式实现该方法。

8.5 扩展（Extension）

扩展允许在不修改源代码的情况下向已有的类、结构体、枚举和协议添加新的功能。扩展可以添加方法、计算属性、下标（subscript）等。

示例代码

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extension Int {
    var squared: Int {
        return self * self
    }
    
    func multiply(by value: Int) -> Int {
        return self * value
    }
}

let number = 5
print(number.squared)         // 输出：25
print(number.multiply(by: 3)) // 输出：15

在上例中，Int 类型被扩展为具有 squared 属性和 multiply(by:) 方法。

8.6 使用协议和扩展提高代码复用性

通过协议和扩展，可以为多个类型提供通用功能。例如，可以定义一个 Resettable 协议，为不同类型提供重置功能，再用扩展提供默认实现。

示例代码

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protocol Resettable {
    mutating func reset()
}

extension Resettable {
    mutating func reset() {
        print("Default reset")
    }
}

struct Counter: Resettable {
    var count = 0
    
    mutating func reset() {
        count = 0
        print("Counter reset to zero")
    }
}

var counter = Counter(count: 10)
counter.reset()  // 输出："Counter reset to zero"

通过协议和扩展，可以构建出更具扩展性和复用性的代码。协议提供了接口定义，而扩展则让已有类型具备新的功能。下一章将介绍 Swift 中的错误处理，为你的应用程序增加可靠性和稳定性。