在Swift 4中,对原有的Collection
体系做了一些简化。为此,通过这个系列,我们重新过一遍和Collection
相关的内容。
抛开Swift中那些具体的Array
,Set
,Dictionary
不谈,单纯从为了表达一堆数字这个角度来看,其中最基础的动作,就是要能逐个访问到它们。因此,我们关于集合这个抽象概念本身的话题,不妨就从这个动作开始。
这里我们用“一堆数字”这个形式举例便于理解,实际上,作为集合,它表达的是任意一堆对象。
从约束一个最基本的遍历动作开始
为了用最简单的形式描述“逐个访问”这个动作,我们可以定义一个Protocol
:
protocol IteratorProtocol {
associatedtype Element
mutating func next() -> Element?
}
其中,Element
定义了我们逐个访问到的元素类型,而next
方法则不断给我们返回下一个元素,所有元素都访问完了,next
返回nil
。另外,为什么我们要用mutating
修饰next
呢?大家先不用在意这个事情,在后面的内容里,就明白了。
用IteratorProtocol表示无穷序列
有了IteratorProtocol
,怎么用呢?来看个最简单的例子:
struct Ones: IteratorProtocol {
mutating func next() -> Int? {
return 1
}
}
这里,One
表示一个包含无穷多个数字1的序列,为了逐个访问到这些数字,我们只要不断调用next
就好了:
var ones = Ones()
ones.next() // Optional(1)
ones.next() // Optional(1)
ones.next() // Optional(1)
虽然例子很简单,但有两点还是值得说一下:
- 第一,我们无需显式指定
Element
的类型,编译器可以从next()
的签名中推导出来; - 第二,这个例子要表达的重点是,我们无需关心
ones
这个序列的内部构成,只要知道调用next
就可以得到下一个元素,或者得到nil
,表示结束就好了;
当然,除了这种为了演示而编写的代码之外,我们也可以定义一些有用的Iterator,例如一个Fibonacci序列:
struct Fibonacci: IteratorProtocol {
private var state = (0, 1)
mutating func next() -> Int? {
let nextNumber = state.0
self.state = (state.1, state.0 + state.1)
return nextNumber
}
}
而用法,和ones
如出一辙:
var fibs = Fibonacci()
fibs.next() // Optional(0)
fibs.next() // Optional(1)
fibs.next() // Optional(1)
fibs.next() // Optional(2)
看到这,你就明白为什么我们要让next
是一个mutating
方法了。为了遍历序列,我们几乎总是需要一些用于记录状态的属性,为了让next
可以修改这些属性,必须用mutating
来修饰它。
使用IteratorProtocol表达序列的局限性
但是,使用遵从IteratorProtocol
的类型来表达序列,有一个让人困惑的地方。当我们要反复从头遍历一个序列的时候,该怎么办呢?显然,复制一个fibs
并不行,它会从当前遍历的状态继续下去。我们唯一能做的,就是重新创建一个Fibonacci
对象。
当然,由于Fibonacci
是我们自己实现的,因此,我们了解这前前后后的所有细节。但是,当我们拿着Fibonacci
给别人使用的时候,这种诡异的用法一定不会为你赢得同事的好评。
之所以会有这种问题,是因为我们借用了遍历的当前状态作为了序列的本身。ones
也好,fibs
也好,都如此。每一次调用next
,我们用于记录当前遍历状态的值,恰好生成了我们期望的整个序列。
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