swift 泛型

最新推荐文章于 2024-06-12 15:16:12 发布

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本文介绍Swift中的高阶函数和泛型概念，包括如何使用泛型编写更通用的函数，以及如何利用Swift标准库中的map、filter和reduce等高阶函数处理数组数据。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

/**

// 泛型

接受其它函数作为参数的函数有时被称为高阶函数。

Swift 标准库中作用于数组的高阶函数中漫游。Swift 泛型,展示如复杂计算运用于数组

顶层函数和扩展

写一个函数,它接受一个给定的整型数组,通过计算得到并返回一个新数组,新

数组各项为原数组中对应的整型数据加一。这一切,仅仅只需要使用一个 for 循环就能非常容易地实现

func incrementArray(xs:[Int]) -> [Int] {

var result: [Int] = []

for x in xs {

result.append(x + 1) }

return result

}

/**

func doubleArray1(xs:[Int]) -> [Int] {

var result: [Int] = []

for x in xs {

result.append(x * 2) }

return result

}

var tmpArray = doubleArray1([1,2,3,4])

/// 两个函数有大量相同的代码,我们能不能将没有区别的地方抽象出来,并单独写一个体现这

// 种模式且更通用的函数

func computeIntArray(xs: [Int], transform: Int -> Int ) -> [Int] {

var result: [Int] = []

for x in xs {

result.append(transform(x))

}

return result

}

/**

* 现在,取决于我们想如何根据原数组得到一个新数组,我们可以向函数传递不同的参数。

doubleArray 函数和 incrementArray 函数都精简为了一行调用 computeIntArray 的语句:

func doubleArray2(xs:[Int]) -> [Int] {

return computeIntArray(xs) {

x in x * 2

}

func computeBoolArray(xs: [Int], transform: Int -> Bool) -> [Bool] {

var result: [Bool] = []

for x in xs {

result . append(transform(x))

}

return result

}

func isEvenArray(xs: [Int ]) -> [Bool] {

return computeBoolArray(xs) { x in x % 2 == 0}

}

/**

* 这个方案的扩展性并不好。如果接下来需要计算 String 类型呢?

是否还需要定义另一个高阶函数来接受 Int -> String 类型的参数

解决方案:使用泛型

genericComputeArray<T> 理解为一个函数族,类型参数 T 的每个选择都会确定一个新函数

该函数接受一个整型数组和一个 Int -> T类型的函数作为参数,并返回一个[T]类型的数组

func genericComputeArray<T>(xs: [Int], transform: Int -> T) -> [T] {

var result: [T] = []

for x in xs {

result.append(transform(x))

}

return result

}

/**

进一步将这个函数一般化。没有理由让它仅能对类型为 [Int] 的输入数组进行处理

将数组类型进行抽象,能得到下面这样的类型签名

写了一个 map 函数,它在两个维度都是通用的:对于任何 Element 的数组和 transform: Element -> T 函数,它都会生成一个 T 的新数组。

这个 map 函数甚至比我们之前看到的 genericComputeArray 函数更通用。

func map<Element,T>(xs:[Element],transform:Element ->T)->[T]{

var result :[T] = []

for x in xs{

result.append(transform(x))

}

return result

}

/**

* 事实上,可以通过 map 来定义 genericComputeArray:

func genericComputeArray2<T>(xs: [Int], transform: Int -> T) -> [T] {

return map(xs, transform: transform)

}

// 按照 Swift 的惯例将 map 定义为 Array 的扩展会更合适

extension Array {

func map<T>(transform: Element -> T) -> [T] {

var result: [T] = []

for x in self {

result . append(transform(x)) }

return result

}

/**

map(xs, transform) 的替代,我们现在可以通过 xs.map(transform) 来调用 Array的map 函数

定义 map 函数,它已经是 Swift 标准库的一部分了(实际上,它基于 SequenceType 协议被定义)。

map 的定义中并没有什么复杂难懂的魔法 ,能够轻松地自己定义它

func genericComputeArray_<T>(xs: [Int], transform: Int -> T) -> [T] {

return xs.map(transform)

}

var mapArray = genericComputeArray_(tmpArray) {

x in x

}

// Filter

let exampleFiles = ["README.md", "HelloWorld.swift", "FlappyBird.swift"]

func getSwiftFiles( files: [String]) -> [String] {

var result: [String] = []

for file in files {

if file .hasSuffix(".md") {

result . append(file)

}

return result

}

getSwiftFiles(exampleFiles)

// MARK: - 想查找没有扩展名的所有文件,或者是名字以字符串 "Hello" 开头的文件

// 为了进行一个这样的查找,我们可以定义一个名为 filter 的通用型函数。就像之前看到的 map 那样, lter 函数接受一个函数作为参数。 filter 函数的类型是 Element -> Bool —— 对于数组中的所有元素,此函数都会判定它是否应该被包含在结果中

// 就像 map 一样,Swift 标准库中的数组类型已经有定义好的filter 函数了。所以除非是作为练

//习,否则并没有必要重写它

extension Array {

func filter (includeElement: Element -> Bool) -> [Element] {

var result: [Element] = []

for x in self where includeElement(x) {

result . append(x)

}

return result

}

func getSwiftFiles2( files: [String]) -> [String] {

return files.filter {

file in file .hasSuffix(".swift")

}

getSwiftFiles2(exampleFiles)

// Reduce

/**

下面函数有什么共同：

它们都将变量 result 初始化为某个值。随后对输入数组 xs 的每一项进行遍历,最后以某种方式更新结果。

func sum(xs: [Int]) -> Int {

var result: Int = 0

for x in xs {

result += x

}

return result

}

func product(xs:[Int]) -> Int {

var result: Int = 1

for x in xs {

result = x * result

}

return result

}

/**

想要连接数组中的所有字符串

func concatenate(xs: [String]) -> String {

var result: String = ""

for x in xs {

result += x

}

return result

}

func prettyPrintArray(xs: [String]) -> String {

var result: String = "Entries in the array xs:\n"

for x in xs {

result = " " + result + x + "\n"

}

return result

}

/**

* 为了定义一个可以体现所需类型的泛型函数,需要对两份信息进行抽象:赋给 result 变量的初始值,和用于在每一次循环中更新 result 的函数

这个函数的泛型体现在两个方面:对于任意 [Element] 类型的输入数组来说,它会计算一个类型为 T 的返回值。这么做的前提是,首先需要一个 T 类型的初始值 (赋给 result 变量),以及一个用于更新 for 循环中变量值的函数 combine: (T, Element) -> T。在一些像 OCaml 和 Haskell 一样的函数式语言中,reduce 函数被称为 fold 或 fold_left

extension Array {

func reduce<T>(initial: T, combine: (T, Element) -> T) -> T {

var result = initial

for x in self {

result = combine(result, x)

}

return result

}

// 用 reduce 来定义上面的函数

func sumUsingReduce(xs: [Int]) -> Int {

return xs.reduce(0) { result, x in result + x }

}

// 除了写一个闭包,也可以将运算符作为最后一个参数,这使得代码更短

//自定义 reduce 仅仅只是为了练习,Swift 的标准库已经为数组提供了 reduce 函数

func productUsingReduce(xs: [Int]) -> Int {

return xs.reduce(1, combine: *)

}

func concatUsingReduce(xs: [String]) -> String {

return xs.reduce("", combine: +)

}

/**

假设有一个数组,它的每一项都是数组,而我们想将它展开为一个单一数组。

可以使用 for 循环编写一个函数

func atten<T>(xss: [[T]]) -> [T] {

var result: [T] = []

for xs in xss {

result += xs

}

return result

}

// 然而,若使用 reduce 则可以像下面这样编写这个函数

func attenUsingReduce<T>(xss: [[T]]) -> [T] {

return xss.reduce([]) { result, xs in result + xs }

}

//实际上,我们甚至可以使用 reduce 重新定义 map 和 filter

extension Array {

func mapUsingReduce<T>(transform: Element -> T) -> [T] {

return reduce([]) {

result, x in return result + [transform(x)]

}

func filterUsingReduce(includeElement: Element -> Bool) -> [Element] { return reduce([]) {

result, x in return includeElement(x) ? result + [x]:result

}

// 实际运用

struct City {

let name: String

let population: Int

}

let paris = City(name: "Paris", population: 2241)

let madrid = City(name: "Madrid", population: 3165)

let amsterdam = City(name: "Amsterdam", population: 827)

let berlin = City(name: "Berlin", population: 3562)

let cities = [paris, madrid, amsterdam, berlin]

// 想筛选出居⺠数量至少一百万的城市,并打印一份这些城市的名字及总人口数的

//列表。我们可以定义一个辅助函数来换算居⺠数量

extension City {

func cityByScalingPopulation() -> City {

return City(name: name, population: population * 1000)

}

/**

* 首先将居⺠数量少于一百万的城市过滤掉。

然后将剩下的结果通过 cityByScalingPopulation 函数进行 map 操作。

最后,使用 reduce 函数来构建一个包含城市名字和人口数量列表的 String。

这里使用了 Swift 标准库中 Array 类型的 map、filter 和 reduce 定义。

于是,可以顺利地链式使用过滤和映射的结果。表达式 cities . filter (..) 的结果是一个数组,

对其调用 map;然后这个返回值调用 reduce 即可得到最终结果

cities .filter { $0.population > 1000 }

.map { $0.cityByScalingPopulation() }

.reduce("City: Population") {

result, c in

return result + "\n" + "\(c.name): \(c.population)"

}

/**

泛型和 Any 类型

Swift 还支持 Any 类型,它能代表任何类型的值。从表面上看,这好像和泛型极其

相似。Any 类型和泛型两者都能用于定义接受两个不同类型参数的函数。然而,理解两者之间的区别至关重要:泛型可以用于定义灵活的函数,类型检查仍然由编译器负责;而 Any 类型则可以避开 Swift 的类型系统 (所以应该尽可能避免使用)

//构想一个函数,除了返回它的参数,其它什么也不做。如果使

//用泛型,我们可能写为下面这样:

/**

noOp 和 noOpAny 两者都将接受任意参数。关键的区别在于我们所知道的返回值。在 noOp 的定义中,我们可以清楚地看到返回值和输入值完全一样。而 noOpAny 的例子则不太一样,返回值是任意类型 — 甚至可以是和原来的输入值不同的类型。

func noOp<T>(x: T) -> T {

return x

}

//而使用 Any 类型,则可能写为这样:

func noOpAny(x: Any) -> Any {

return x

}

//给出一个 noOpAny 的错误定义

//使用 Any 类型可以避开 Swift 的类型系统。然而,尝试将使用泛型定义的 noOp 函数返回值设为 0 将会导致类型错误

func noOpAnyWrong(x: Any) -> Any {

return 0

}

/**

* 我们需要得到的是一个 A -> C 类型的函数。由于我们并不知道其它任何有关 C 的信息,所以暂时没有能够返回的值。如果知道 C 是像 Int 或者 Bool 这样的具体类型的话,我们就可以返回一个该类型的值,例如分别返回 5 或 True。然而函数必须能处理任意类型的 C,所以我们不能轻率地返回具体值。在 >>> 运算符的参数中,只有 g: B -> C 函数提及了类型 C。因此,将 B 类型的值传递给函数 g 是我们能够触及类型 C 的唯一途径。