(WWDC) 新式的 Swift API 设计

最新推荐文章于 2025-07-31 00:42:13 发布

原创最新推荐文章于 2025-07-31 00:42:13 发布 · 246 阅读

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浏览 Swift API设计规范，我们可以知道：

注重使用时的清晰度 是定义接口时最重要的目标
清晰度远比简洁更重要

另外，纯 Swift 编写的框架是没有前缀的

C 和 Objective-C 符号是全局可用的
Swift 模块系统可以消除歧义

谨记，每个源文件都将导入到相同的命名空间中。

内容概览

值与引用
协议与泛型
通过 KeyPath 查找属性
属性包装器

值与引用

类 —— 引用类型

结构体、枚举 —— 值类型

引用类型、值类型，该如何选择？

优先使用 struct，只在确实需要使用 引用语义 时才使用 class
在这些情况下， class 将会是一个好选择
- 你需要引用计数和析构(deinit)
- 值被集中持有和分享
- 验证同一性

如果在值类型内使用了引用类型呢？

举个例子：

在复制 Material 时，你将面对一个问题：

Material 在进行复制的时候，只复制了对 Texture 的引用。
不同的 Material 实例就会操作同一个 Texture。

你如何解决这个问题？

如果 Texture 是不需要修改的，我们可以将 Texture 定义为不可变的引用类型。

如果你确实需要为 Material 修改 Texture，那么你需要对 Texture 进行复制。

如果 Material 只需要使用 Texture 的某些属性，你可以只暴露这些属性：

isKnownUniquelyReferenced 是 Swift 标准库中的方法，用于检测对象是否只有一个强引用。
利用这个方法，你可以很容易地实现自己的写时复制需求。

协议与泛型

协议可以应用于值类型

使用协议时，不建议 立刻从定义协议开始

从实际的使用场景开始
找到需要使用泛型的代码
先尝试从现有的协议中组合解决方案
优先考虑使用泛型而不是协议

接下来，请看一个反例：

SIMD 协议

实现 SIMD 协议的类型

定义 GeometricVector 协议，用于扩展 SIMD 协议，从而扩展 SIMD2, SIMD3, SIMD4 ... 等类型。

然后，在 GeometricVector 的 extension 中提供默认的实现：

然后，为 SIMD2, SIMD3, SIMD4, SIMD64 提供扩展：

如果 SIMD 有很多种具体的类型，你需要为很多类型(SIMD2, SIMD3, SIMD4, SIMD8, SIMD16, SIMD32, SIMD64)进行扩展。由于协议是动态的多态，所以这也会导致性能的消耗。

关于静态/动态的多态，请参考理解 Swift 性能中讲解的协议类型和泛型代码。

如果使用泛型，就可以将动态的多态变为静态的多态，性能会得到大幅度地提升！

使用泛型定义 GeometricVector

为 GeometricVector 重载运算符

定义其他方法

通过 KeyPath 查找属性

如果现在要添加 X 运算符，然后扩展 SIMD3，使用 X 运算符实现叉积运算：

如果要为 GeometricVector 添加运算符以支持 SIMD，我们可能会这样实现：

请注意观察，这个方法中充斥着密集的 value 属性。

有什么办法可以优化这个问题吗？

Key Path Member Lookup 源于 Swift Evolution: SE-0252。

现在，SIMD 中的属性在 GeometricVector 中都是可用的：

所以，可以在叉积运算方法中直接访问这些属性：

我们还可以用 @dynamicMemberLookup 来优化前面定义的 Material：

现在，我们可以像访问 Material 的属性一样，直接访问 Texture 的属性！

属性包装器

属性包装器源于 Swift Evolution: SE-0258。

下面这段代码是常见的计算属性封装存储属性的使用场景，它遵循着固定的样板。

你可能觉得可以使用 lazy 来简化上述代码：

如果封装的逻辑是下面这样的呢？

每一次你需要使用计算属性来包装存储属性时，你都需要完成类似结构的样板代码。
Really boring, right？?

如果是这样的语法结构，而且你还可以根据自己的需要来自定义这种属性，会不会让你觉得眼前一亮呢？

属性包装器：捕获后备存储属性和访问策略以便重复使用

属性包装器提供了类似于内建懒加载机制的好处

消除了样板代码
在定义时说明语义

你是不是已经迫不及待地想知道如何实现属性包装器？

@propertyWrapper
public struct LateInitialized<Value> {

    private var storage: Value?

    public init() {
        storage = nil
    }

    public var value: Value {
        get {
            guard let value = storage else {
                fatalError("value has not yet been set!")
            }
            return value
        }
        set {
            storage = newValue
        }
    }
}

简要的分析：
@propertyWrapper 表明这个类是一个属性包装类；
泛型 <Value> 的使用，可以让这个属性包装类支持任何类型；
可以在 init 时传入某些所需的参数，对属性包装类进行自定义；

有 Python 使用经验的朋友也许会想到 Python 的属性包装器。?

接下来，请观察使用属性包装类时编译器生成的相关代码：