Collections in Swift 4

在Swift 4中，對原有的Collection體系作了一些簡化。爲此，經過這個系列，咱們從新過一遍和Collection相關的內容。在這個系列裏，咱們拋開Swift中那些具體的Array，Set，Dictionary不談，單純從表達一系列元素這個概念出發，來回顧Swift Collections設計的前先後後，爲何須要Iterator？Index和Iterator的關係和區別是什麼？爲何須要Sequence？Collection和Sequence的差異是什麼？如何爲不一樣的集合類型設計接口？。經過對這些問題的討論，你不只可以通這個系列的內容更好的使用集合類型。還能以一個標準庫庫設計者的視角，來理解一些你可能平時不太會注意到的細節。

---

從迭代一系列元素開始

泊學4K視頻
泊閱文檔

在Swift 4中，對原有的Collection體系作了一些簡化。爲此，經過這個系列，咱們從新過一遍和Collection相關的內容。

拋開Swift中那些具體的Array，Set，Dictionary不談，單純從爲了表達一堆數字這個角度來看，其中最基礎的動做，就是要能逐個訪問到它們。所以，咱們關於集合這個抽象概念自己的話題，不妨就從這個動做開始。

這裏咱們用「一堆數字」這個形式舉例便於理解，實際上，做爲集合，它表達的是任意一堆對象。

從約束一個最基本的遍歷動做開始

爲了用最簡單的形式描述「逐個訪問」這個動做，咱們能夠定義一個Protocol：

protocol IteratorProtocol {
        associatedtype Element
        mutating func next() -> Element?
    }

其中，Element定義了咱們逐個訪問到的元素類型，而next方法則不斷給咱們返回下一個元素，全部元素都訪問完了，next返回nil。另外，爲何咱們要用mutating修飾next呢？你們先不用在乎這個事情，在後面的內容裏，就明白了。

用IteratorProtocol表示無窮序列

有了IteratorProtocol，怎麼用呢？來看個最簡單的例子：

struct Ones: IteratorProtocol {
    mutating func next() -> Int? {
        return 1
    }
}

這裏，One表示一個包含無窮多個數字1的序列，爲了逐個訪問到這些數字，咱們只要不斷調用next就行了：

var ones = Ones()

ones.next() // Optional(1)
ones.next() // Optional(1)
ones.next() // Optional(1)

雖然例子很簡單，但有兩點仍是值得說一下：

• 第一，咱們無需顯式指定Element的類型，編譯器能夠從next()的簽名中推導出來；
• 第二，這個例子要表達的重點是，咱們無需關心ones這個序列的內部構成，只要知道調用next就能夠獲得下一個元素，或者獲得nil，表示結束就行了；

固然，除了這種爲了演示而編寫的代碼以外，咱們也能夠定義一些有用的Iterator，例如一個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一模一樣：

var fibs = Fibonacci()

fibs.next() // Optional(0)
fibs.next() // Optional(1)
fibs.next() // Optional(1)
fibs.next() // Optional(2)

看到這，你就明白爲何咱們要讓next是一個mutating方法了。爲了遍歷序列，咱們幾乎老是須要一些用於記錄狀態的屬性，爲了讓next能夠修改這些屬性，必須用mutating來修飾它。

使用IteratorProtocol表達序列的侷限性

可是，使用聽從IteratorProtocol的類型來表達序列，有一個讓人困惑的地方。當咱們要反覆從頭遍歷一個序列的時候，該怎麼辦呢？顯然，複製一個fibs並不行，它會從當前遍歷的狀態繼續下去。咱們惟一能作的，就是從新建立一個Fibonacci對象。

固然，因爲Fibonacci是咱們本身實現的，所以，咱們瞭解這前先後後的全部細節。可是，當咱們拿着Fibonacci給別人使用的時候，這種詭異的用法必定不會爲你贏得同事的好評。

之因此會有這種問題，是由於咱們借用了遍歷的當前狀態做爲了序列的自己。ones也好，fibs也好，都如此。每一次調用next，咱們用於記錄當前遍歷狀態的值，剛好生成了咱們指望的整個序列。

What's next?

爲了解決這個問題，咱們應該削弱遵循IteratorProtocol的類型表達的語意，讓它在大多時候都只承載遍歷的含義，而對於咱們要表達的序列自己，再用一類約束來表達，這就是爲何Swift要提供protocol Sequence的緣由。下一節，咱們就來了解這個protocol。