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从迭代一系列元素开始

从迭代一系列元素开始

作者: 醉看红尘这场梦 | 来源:发表于2020-03-14 10:40 被阅读0次

    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ArraySetDictionary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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