Swift扩展与泛型编程全面解析

### Swift 扩展与泛型编程全面解析 #### 1. 扩展（Extensions） 扩展是一种极其灵活的工具，可用于增强代码的组织性，并为现有类型添加有用的行为。需要注意的是，扩展虽然主要用于添加新功能，但有时也可通过实现类型中已有的方法或计算属性来替换现有功能。不过这与在子类中重写方法不同，是一个高级主题，实用性有限且存在固有风险。 此外，还给出了两个挑战： - **青铜挑战**：将 `Department` 类型对 `CustomStringConvertible` 协议的遵循移至扩展中。 - **白银挑战**：为 `Int` 类型添加一个嵌套枚举，包含 `even` 和 `odd` 两个 case，并为 `Int` 类型添加一个该枚举类型的属性，以正确报告整数是偶数还是奇数。 #### 2. 泛型（Generics） 在之前介绍可选类型和集合类型时，我们简单展示过它们的“长格式”语法，例如 `Optional<String>`、`Array<String>`、`Dictionary<String>` 和 `Set<String>`。大多数这类类型都有更常用的简写语法，如 `String?` 或 `[String]`。 `Optional` 和 `Array` 等集合类型被称为泛型类型，因为它们设计为可与任何类型一起工作（有一些限制）。尖括号是泛型语法，可用于指定泛型类型要处理的具体类型。 ##### 2.1 泛型数据结构 我们以创建一个泛型栈为例来介绍泛型数据结构。栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，支持两个基本操作：`push`（将元素压入栈）和 `pop`（从栈中弹出最近压入的元素）。 首先，创建一个仅存储整数的 `Stack` 结构体： ```swift import Cocoa var str = "Hello, playground" struct Stack { var items = [Int]() mutating func push(_ newItem: Int) { items.append(newItem) } mutating func pop() -> Int? { guard !items.isEmpty else { return nil } return items.removeLast() } } ``` 创建 `Stack` 实例并测试： ```swift var intStack = Stack() intStack.push(1) intStack.push(2) print(String(describing: intStack.pop())) print(String(describing: intStack.pop())) print(String(describing: intStack.pop())) ``` 输出结果为： ``` Optional(2) Optional(1) nil ``` 为了让 `Stack` 更通用，将其修改为泛型数据结构： ```swift struct Stack<Element> { var items = [Element]() mutating func push(_ newItem: Element) { items.append(newItem) } mutating func pop() -> Element? { guard !items.isEmpty else { return nil } return items.removeLast() } } ``` 修改后，在实例化 `Stack` 时需要指定具体类型，否则会出现编译错误： ```swift var intStack = Stack<Int>() var stringStack = Stack<String>() stringStack.push("this is a string") stringStack.push("another string") print(String(describing: stringStack.pop())) ``` 需要注意的是，`intStack` 和 `stringStack` 虽然都是 `Stack` 实例，但它们的类型不同，`intStack` 是 `Stack<Int>`，`stringStack` 是 `Stack<String>`。 ##### 2.2 泛型函数和方法 以 `map(_:)` 方法为例，我们可以自己实现一个类似的泛型函数 `myMap(_:_:)`： ```swift func myMap<T,U>(_ items: [T], _ txform: (T) -> (U)) -> [U] { var result = [U]() for item in items { result.append(txform(item)) } return result } ``` 使用 `myMap` 函数将字符串数组映射为其长度的整数数组： ```swift let strings = ["one", "two", "three"] let stringLengths = myMap(strings) { $0.count } print(stringLengths) ``` 输出结果为： ``` [3, 3, 5] ``` 我们还可以为 `Stack` 结构体添加一个泛型方法 `map(_:)`： ```swift struct Stack<Element> { var items = [Element]() mutating func push(_ newItem: Element) { items.append(newItem) } mutating func pop() -> Element? { guard !items.isEmpty else { return nil } return items.removeLast() } func map<U>(_ txform: (Element) -> U) -> Stack<U> { var mappedItems = [U]() for item in items { mappedItems.append(txform(item)) } return Stack<U>(items: mappedItems) } } ``` 测试 `Stack` 的 `map` 方法： ```swift var intStack = Stack<Int>() intStack.push(1) intS ```