將 Swift 序列切分爲頭部和尾部

做者：Ole Begemann，原文連接，原文日期：2018-11-29

譯者：WAMaker；校對：numbbbbb，BigNerdCoding；定稿：Forelax

函數式編程語言的一個經常使用範式是把一個列表切分爲頭部（第一個元素）和尾部（其他元素）。在 Haskell 中，x:xs 會匹配非空列表，將頭部綁定給變量 x，尾部綁定給 xs。

Swift 不是一門函數式編程語言。既沒有內置的 List 類型，也沒有集合的特定匹配語法。^[1]

集合（Collections）

儘管如此，將 Sequence 或 Collection 切分紅頭部和尾部偶爾頗有用。對於集合來講這很容易：

extension Collection {
    var headAndTail: (head: Element, tail: SubSequence)? {
        guard let head = first else { return nil }
        return (head, dropFirst())
    }
}

if let (firstLetter, remainder) = "Hello".headAndTail {
    // firstLetter: Character == "H"
    // remainder: Substring == "ello"
}
複製代碼

序列（Sequence）

對於序列來講卻很困難，由於它們能夠是單向（single-pass）的：一些序列只能被迭代一次，迭代器會消耗其中的元素。以網絡流爲例，一旦你從緩衝區裏讀取了一個字節，操做系統便將它拋棄了。你沒法讓它從新來一遍。

一個可能的解決方案是 建立一個迭代器 讀取第一個元素，並把當前的迭代器狀態包裹進一個新的 AnySequence 實例：

extension Sequence {
var headAndTail: (head: Element, tail: AnySequence<Element>)? {
    var iterator = makeIterator()
    guard let head = iterator.next() else { return nil }
    let tail = AnySequence { iterator }
    return (head, tail)
}
}
複製代碼

以上代碼可以實現功能，但不是一個好的通用解決方案，尤爲是對知足 Collection 的類型而言。將尾部包進 AnySequence 會是一個 性能殺手，也不可使用合適的集合類型 SubSequence。

爲了保護集合的 SubSequence 類型，最好給 Collection 和 Sequence 分別寫擴展。（咱們也將會看到，這是 Swift 5 所推崇的方案，這點會在後面談到。）

保護 SubSequence 類型

我沒有找到一個通用的方案，可以讓尾部的 SubSequence 類型無缺，也同時能讓單向序列正常工做。很感謝 Dennis Vennink 可以找出一個解決方案並 分享給我。下面是 他的代碼（我略微對格式進行了修改）：

extension Sequence {
var headAndTail: (head: Element, tail: SubSequence)? {
    var first: Element? = nil
    let tail = drop(while: { element in
        if first == nil {
            first = element
            return true
        } else {
            return false
        }
    })
    guard let head = first else {
        return nil
    }
    return (head, tail)
}
}
複製代碼

Dennis 的竅門是調用 Sequence.drop(while:)，爲尾部保留了 SubSequence 類型，同時在 drop(while:) 內部「捕獲」了第一個元素。幹得漂亮！

Swift 5

上面的代碼使用 Swift 4.2。在 Swift 5 中因爲序列再也不會有關聯 SubSequence 類型，只存在於集合中（Swift Evolution proposal SE-0234），以上代碼會崩潰。^[2]

這個改變有不少優點，但一樣意味着不可能有一種通用的方法可以讓 SubSequence 同時對 Sequence 和 Collection 有效。

相對的，咱們把那個簡單的解決方案添加給 Collection：

extension Collection {
var headAndTail: (head: Element, tail: SubSequence)? {
    guard let head = first else { return nil }
    return (head, dropFirst())
}
}
複製代碼

若是咱們須要讓 Sequence 擁有一樣的功能，就須要添加一個獨立的擴展，使用新的 DropWhileSequence 做爲返回類型的尾部：

extension Sequence {
var headAndTail: (head: Element, tail: DropWhileSequence<Self>)? {
    var first: Element? = nil
    let tail = drop(while: { element in
        if first == nil {
            first = element
            return true
        } else {
            return false
        }
    })
    guard let head = first else {
        return nil
    }
    return (head, tail)
}
}
複製代碼

（實現和以前的代碼同樣，僅僅改變了返回的類型。）

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^[1]爲集合添加一種模式匹配結構做爲一個 可行 的特性已經在論壇屢次被 說起。有了它，你能夠像下面這樣將一個有序集合解構成頭部和尾部：

let numbers = 1...10
let [head, tail...] = numbers
// head == 1
// tail == 2...10
複製代碼

在 switch 表達式中會頗有用。

^[2]很遺憾咱們被誤導性的名字 Sequence 給束縛住了。要將 Collection.SubSequence 重命名成更合適的 Slice 會形成 嚴重的代碼破壞。

本文由 SwiftGG 翻譯組翻譯，已經得到做者翻譯受權，最新文章請訪問 swift.gg。