Swift 中的字符串截取

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Substring in Swift 3.0

• Info:
• macOS 10.12.2 Beta
• Xcode 8.2 Beta
• Swift 3.0

前言

最近更文的频率也是越来越慢，除去已到期末的缘故，加上在忙老师的项目，自己的时间便被压缩殆尽。不过好在 Swift 设计模式基本上已经更新完毕，下来就准备补齐每个模式对应的说明。

在尝试使用 Swift 实现《大话设计模式》一书中的解释器模式时，书中的 Demo 多次使用了截取字符串的方法，当然，Swift 作为一门先进的编程语言不会缺少这一常用的方法。然而在使用中，可能由于 Swift 是一门较为注重（类型）安全的语言，其字符串截取方法使用方式与 Java 等编程语言便有一些语法上的不同。在 Swift 自身的迭代过程中，这部分的语法变化也很大。所以这次就来简单研究一下 Swift 中的字符串截取。需要注意的是，虽然 Swift 也可以使用 NSString 类型的字符串，而且两者可以很容易的桥接，但考虑到个人对 Objective-C 的了解程度，便暂时不探讨。

String.Index

Basics

索引与下标，即 index 和 subscript。一般来说，两者的概念是类似的，不过个人觉得索引有泛指的概念，而下标是具体的。

Swift 中字符串的索引类型并不是其他语言中的整型（int），而是 String.Index。String.Index，即标注字符串的索引类型。在 Swift 的标准库中，可以看到其本质是 String.CharacterView.Index 的别名。

/// The index type for subscripting a string.
public typealias Index = String.CharacterView.Index

再进一步查看 String.CharacterView，即创建给定字符串的字符视图类型。

public struct CharacterView {

    /// Creates a view of the given string.
    public init(_ text: String)
}

常用的 "maimieng.com".characters 的类型其实就是 String.CharacterView 类型。.characters 将字符串内容转化为字符序列的视图。

start & end

字符串必然是一个字符的有限序列，Swift 为了方便开发者迅速定位，便集成了 startIndex 和 endIndex。但是需要注意的是：startIndex 是指字符串的第一个字符的下标，而 endIndex 是指字符串的最后一个字符之后的下标。当字符串为空时，startIndex 和 endIndex 相同。

var str = "maimieng.com"

print(str.characters.count)

print(str.startIndex)
print(str.endIndex)

// 12
// Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 0), _countUTF16: 1)
// Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 12), _countUTF16: 0)

从上面的 Demo 也可以看出，startIndex 的位置为 0，而 endIndex 的位置为 12，等同于字符串的长度，而不是字符串长度减一。

除了给出了起始和结尾的下标，Swift 也提供了根据下标定位其他索引的方法：

public func index(after i: String.Index) -> String.Index
public func index(before i: String.Index) -> String.Index

public func index(_ i: String.Index, offsetBy n: String.IndexDistance) -> String.Index
public func index(_ i: String.Index, offsetBy n: String.IndexDistance, limitedBy limit: String.Index) -> String.Index?

这样就可以通过给出的 startIndex 和 endIndex 来定位到其他的下标了。

var str = "maimieng.com"

// 返回传入下标之后的下标
print(str.index(after: str.startIndex))
// 返回传入下标之前的下标
print(str.index(before: str.endIndex))

// 返回传入下标偏移后的下标（偏移量可正可负可为 0）
print(str.index(str.startIndex, offsetBy: 1))

// print(str.index(str.endIndex, offsetBy: 10))
// 作用同上，但如果超过传入的界限返回 nil
print(str.index(str.endIndex, offsetBy: 10, limitedBy: str.endIndex) ?? "越界")

下标之间的间距，也可以利用 func distance(from start: String.Index, to end: String.Index) -> String.IndexDistance 方法求出：

var str = "maimieng.com"

print(str.distance(from: str.startIndex, to: str.endIndex))
// 12
print(str.distance(from: str.endIndex, to: str.startIndex))
// -12

Range

Range 即范围，Swift 中实现了 Comparable 协议的类型都可以用 Range 来表示范围。以下的 Range 特指：Range<String.Index>。

Range 的构造方法是 init(uncheckedBounds bounds: (lower: Bound, upper: Bound))。即传入一个元组，返回一个范围。需要注意的是：这个范围 Swift 是不会检查的，需要程序员自觉维护。

var str = "maimieng.com"

// 前闭后开
let rangeA = Range(uncheckedBounds: (str.startIndex, str.endIndex))
print(rangeA)
// Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 0), _countUTF16: 1)..<Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 12), _countUTF16: 0)

print(str.substring(with: rangeA))
// maimieng.com

// 即使范围首尾颠倒，也没有报错
let rangeB = Range(uncheckedBounds: (str.endIndex, str.startIndex))
print(rangeB)
// Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 12), _countUTF16: 0)..<Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 0), _countUTF16: 1)
// 但在使用中会出错
// fatal error: Can't form Range with upperBound < lowerBound
// str.substring(with: rangeB)

在上面的 Demo 中，从输出中也可以看出，init(uncheckedBounds bounds: (lower: Bound, upper: Bound)) 构造的范围是一个前闭后开的区间。

Swift 中，字符串本身也能构造出 Range，例如：得到字符串子串的范围，若不存在则返回 nil：

var str = "maimieng.com"

// 返回前闭后开的范围
print(str.range(of: ".com") ?? "不存在")
// Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 8), _countUTF16: 1)..<Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 12), _countUTF16: 0)

substring

在 Range 一节的 Demo 中，已经使用了 substring(with:) 方法测试范围的使用。Swift 中的字符串截取与其他语言其实是相似的，都是根据索引或索引范围来截取，只是 Swift 中的索引的类型不是整型，稍有麻烦。

var str = "maimieng.com"

// 截取传入范围（左开右闭）的子串
let range = Range(uncheckedBounds: (str.startIndex, str.endIndex))
print(str.substring(with: range))

// 从传入的索引开始截取到末尾（含 str.startIndex 元素）
print(str.substring(from: str.startIndex))
// 从传入的索引的前一个位置开始截取到头部（不含 str.endIndex 元素）
print(str.substring(to: str.endIndex))

// maimieng.com
// maimieng.com
// maimieng.com

以上的 Demo 便是 Swift 中最基本的截取字符串使用。然而有时候条件一多，代码的重复率也会增加，那么可以利用 Swift 中的 extension 来扩展原有的 String，让 Swift 的 String 可以像 C#、Java 一样截取字符串，需要注意的是 这里的 IndexDistance 实际上是 String.CharacterView.IndexDistance 的别名，而 String.CharacterView.IndexDistance 又是 Int 类型的别名。

extension String {
    func substring(from: IndexDistance) -> String? {
        let index = self.index(self.startIndex, offsetBy: from)
        return str.substring(from: index)
    }
    
    func substring(to: IndexDistance) -> String? {
        let index = self.index(self.startIndex, offsetBy: to + 1)
        return str.substring(to: index)
    }
    
    func substring(with range: Range<IndexDistance>) -> String? {
        let lower = self.index(self.startIndex, offsetBy: range.lowerBound)
        let upper = self.index(self.startIndex, offsetBy: range.upperBound)
        let range = Range(uncheckedBounds: (lower, upper))
        return str.substring(with: range)
    }
    
    func substring(_ lower: IndexDistance, _ range: IndexDistance) -> String? {
        let lowerIndex = self.index(self.startIndex, offsetBy: lower)
        let upperIndex = self.index(lowerIndex, offsetBy: range)
        let range = Range(uncheckedBounds: (lowerIndex, upperIndex))
        return str.substring(with: range)
    }
}

print(str.substring(to: 0) ?? "nil")
print(str.substring(from: 2) ?? "nil")
print(str.substring(with: 0..<1) ?? "nil")
print(str.substring(1, 2) ?? "nil")

// m
// imieng.com
// m
// ai

参考资料

Documentation & API Reference