浅谈 Swift 中的泛型

作者：Thomas Hanning，原文链接，原文日期：2015/09/09
译者：pmst；校对：numbbbbb；定稿：shanks

Objective-C缺乏一个重要特性:不支持泛型。幸运地是，Swift拥有这一特性。泛型允许你声明的函数、类以及结构体支持不同的数据类型。

提出问题

优秀的泛型使用案例中，最常见的例子当属对栈(Stack)的操作。栈作为容器有两种操作:一.压入(Push)操作添加项到容器中;二.弹出(Pop)操作将最近添加项从容器移除。首先我们用非泛型方式设计栈。最后代码如下所示:

class IntStack{
    // 采用数组作为容器保存数据 类型为Int
    private var stackItems:[Int] = []
    // 入栈操作 即Push 添加最新数据到容器最顶部
    func pushItem(item:Int){
        stackItems.append(item) 
    }
    // 出栈操作 即Pop 将容器最顶部数据移除
    func popItem()->Int?{
        let lastItem = stackItems.last
        stackItems.removeLast()
        return lastItem
    }
}

该栈能够处理Int类型数据。这看起来不错，但是倘若要建立一个能够处理String类型的栈，我们又该如何实现呢？我们需要替换所有Int为String，不过这显然是一个糟糕的解决方法。此外另外一种方法乍看之下灰常不错，如下:

class AnyObjectStack{
    // 采用数组作为容器保存数据 类型为AnyObject
    private var stackItems:[AnyObject] = []
    // 入栈操作 即Push 添加最新数据到容器最顶部
    func pushItem(item:AnyObject){
        stackItems.append(item) 
    }
    // 出栈操作 即Pop 将容器最顶部数据移除
    func popItem()->AnyObject?{
        let lastItem = stackItems.last
        stackItems.removeLast()
        return lastItem
    }   
}

此处，我们合理地使用AnyObject类型，那么现在能够将String类型数据压入到栈中了，对么？不过这种情况下我们就失去了数据类型的安全，并且每当我们对栈进行操作时,都需要进行一系列繁琐的类型转换(casting操作,使用as来进行类型转换)。

解决方案

参照泛型的特性，我们能够定义一个泛型类型，这看起来像一个占位符。使用泛型后的示例代码如下:

class Stack<T> {

    private var stackItems: [T] = []

    func pushItem(item:T) {
        stackItems.append(item)
    }

    func popItem() -> T? {
        let lastItem = stackItems.last
        stackItems.removeLast()
        return lastItem
    }

}

泛型定义方式:由一对尖括号(<>)包裹，命名方式通常为大写字母开头(这里我们命名为T)。在初始化阶段，我们通过明确的类型(这里为Int)来定义参数,之后编译器将所有的泛型T替换成Int类型:

// 指定了泛型T 就是 Int 
// 编译器会替换所有T为Int
let aStack = Stack<Int>()

aStack.pushItem(10)
if let lastItem = aStack.popItem() {
    print("last item: \(lastItem)")
}

如此实现的栈，最大优势在于能够匹配任何类型。

类型约束

这里存在一个缺点:尽管泛型能够代表任何类型，我们对它的操作也是比较有局限性的。仅仅是比较两个泛型都是不支持的，请看如下代码:

class Stack<T> {

    private var stackItems: [T] = []

    func pushItem(item:T) {
        stackItems.append(item)
    }

    func popItem() -> T? {
        let lastItem = stackItems.last
        stackItems.removeLast()
        return lastItem
    }

    func isItemInStack(item:T) -> Bool {
        var found = false
        for stackItem in stackItems {
            if stackItem == item { //编译报错!!!!!!!!!!
                found = true
            }
        }
        return found
    }
}

注意到函数isItemInSatck(item:T)中，我们得到了一个编译错误，因为两个参数没有实现Equtable协议的话，类型值是不能进行比较的。实际上我们可以为泛型增加约束条件来解决这个问题。在本例中，通过对第一行进行修改，我们让泛型T遵循Equatable协议:

class Stack<T:Equatable> {

    private var stackItems: [T] = []

    func pushItem(item:T) {
        stackItems.append(item)
    }

    func popItem() -> T? {
        let lastItem = stackItems.last
        stackItems.removeLast()
        return lastItem
    }

    func isItemInStack(item:T) -> Bool {
        var found = false
        for stackItem in stackItems {
            if stackItem == item {
                found = true
            }
        }
        return found
    }
}

总结

就像众多其他编程语言一样，你也能够在Swift中利用泛型这一特性。倘若你想要写一个库，泛型是非常好用的特性。