Swift中的多类型约束

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在Swift中，有多种方法可以对类型实现类型约束。我们将使用一些常见的方法，例如`where`子句、协议等。泛型提供了很大的灵活性，可以编写更好、更安全的Swift代码。我们可以将泛型应用于集合、自定义类型等。其中之一是泛型类型约束。使用类型约束，您可以使泛型代码的行为符合您定义的特定约束集。

Swift提供了多种指定泛型类型参数类型约束的方法。

使用“where”子句进行类型约束

Swift中的“where”子句是一个非常强大的概念，用于对类、结构体、枚举等指定一个或多个类型约束。您可以使用“where”子句建立多种约束，以根据情况控制代码的行为。

示例1

查找数组所有元素的和

让我们从一个基本示例开始，您必须找到数组中所有元素的和。但是，您必须向方法添加约束才能对数字元素执行求和操作。要定义求和函数，我们将使用“where”子句创建一个带有类型约束的扩展。我们将符合`Numeric`协议。代码如下：

import Foundation
extension Array where Element: Numeric {
   func sum() -> Element {
      return reduce(0, +)
   }
}
let numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
let sum = numbers.sum()
print("Original array: \(numbers)")
print("Sum is: \(sum)")

输出

Original array: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
Sum is: 45

在上面的示例中，我们创建了一个扩展以及一个名为“sum”的方法。该函数应使用`reduce`函数计算所有数字元素的和。

示例2

检查`Equatable`类型的相等元素

在这个例子中，我们将编写一个函数来检查元素是否相等。在这里，我们将添加一个类型约束，即`Equatable`协议。代码如下：

import Foundation
func printIfEqual<T: Equatable>(_ a: T, _ b: T) where T: CustomStringConvertible {
   if a == b {
      print("Values are equal: \(a)")
   } else {
      print("Values are not equal")
   }
}
let a = 10
let b = 10
printIfEqual(a, b)
let c = "Hello"
let d = "World"
printIfEqual(c, d)

输出

Values are equal: 10
Values are not equal

在上面的示例中，函数`printIfEqual`采用两个泛型参数`a`和`b`，它们必须符合`Equatable`协议和`CustomStringConvertible`协议。`CustomStringConvertible`协议用于将值转换为字符串以便打印。

作为`printIfEqual`函数的一部分，我们首先使用`==`运算符检查值是否相似。如果两个值相等，则打印值；否则，打印这两个值不相等。

该函数（例如`printIfEqual`）被调用两次，一次使用整数值，一次使用字符串值。由于整数值相等，该函数打印值。但是，字符串值不相等，因此该函数打印一条消息，指示这些值不相等。

使用协议进行类型约束

您还可以将协议指定为类型约束。当您想将类型参数限制为特定协议时，这很有用。

例如，您想定义一个通用协议，负责管理代码中不同类型的模型。我们定义了一个名为`ModelManager`的协议，它具有以下特性：

• 关联的模型类型

• 一个获取模型类型集合的函数，其中集合具有类型约束，即`Element`必须是模型类型的类型。

• 查询类型，实现者可以使用任何想要表达查询的内容——例如枚举。

import Foundation
protocol ModelManager {
   associatedtype Model
   associatedtype Collection: Swift.Collection where Collection.Element == Model
   associatedtype Query
   func models(matching query: Query) -> Collection
}

现在，有了上述内容，我们可以自由地实现所有提供完全相同API的模型管理器——但仍然可以使用与它们需求匹配的类型和集合。例如，要为`User`模型实现`ModelManager`，我们可以选择使用`Array`作为我们的集合类型，以及一个允许我们按姓名或年龄匹配用户的`Query`枚举：

struct User {
   let name: String
   let age: Int
}
struct Genre: Hashable {
   // declare properties and methods here
}
struct Movie {
   // declare properties and methods here
}
class UserManager: ModelManager {
   typealias Model = User
   
   enum Query {
      case name(String)
      case ageRange(Range)
   }
    
   func models(matching query: Query) -> [User] {
      // write complete code here
      return []
   }
}

对于其他模型，使用`Dictionary`作为集合类型可能更合适。这是另一个根据类型跟踪电影并允许我们查询匹配名称或导演的电影的管理器：

class MovieManager: ModelManager {
   typealias Model = (key: Genre, value: Movie)
    
   enum Query {
      case name(String)
      case director(String)
   }
    
   func models(matching query: Query) -> [Genre : Movie] {
      // write complete code here
      return [:]
   }
}

通过使用受约束的关联类型，我们可以获得面向协议编程的强大功能，并实现更轻松的模拟和可测试性，同时在实现具体类型时仍然具有很大的灵活性。

结论

Swift的泛型系统大量使用类型约束。它们使您可以将可与泛型函数或类型一起使用的类型限制为仅符合特定条件的那些类型。Swift有多种定义类型约束的方法，包括使用协议、类和`where`子句。通过使用类型约束，您可以开发更类型安全、可重用的代码，减少重复和错误。