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浅谈 Swift 中的泛型

作者：Thomas Hanning，原文链接，原文日期：2015/09/09

译者： pmst ；校对： numbbbbb ；定稿： shanks

Objective-C 缺乏一个重要特性:不支持泛型。幸运地是， Swift 拥有这一特性。泛型允许你声明的函数、类以及结构体支持不同的数据类型。

提出问题

优秀的泛型使用案例中，最常见的例子当属对 栈(Stack) 的操作。栈作为容器有两种操作:一. 压入(Push) 操作添加项到容器中;二. 弹出(Pop) 操作将最近添加项从容器移除。首先我们用非泛型方式设计栈。最后代码如下所示:

class IntStack{
 // 采用数组作为容器保存数据 类型为Int
 private var stackItems:[Int] = []
 // 入栈操作 即Push 添加最新数据到容器最顶部
 func pushItem(item:Int){
  stackItems.append(item) 
 }
 // 出栈操作 即Pop 将容器最顶部数据移除
 func popItem()->Int?{
  let lastItem = stackItems.last
  stackItems.removeLast()
  return lastItem
 }
}

该栈能够处理 Int 类型数据。这看起来不错，但是倘若要建立一个能够处理 String 类型的栈，我们又该如何实现呢？我们需要替换所有 Int 为 String ，不过这显然是一个糟糕的解决方法。此外另外一种方法乍看之下灰常不错，如下:

class AnyObjectStack{
 // 采用数组作为容器保存数据 类型为AnyObject
 private var stackItems:[AnyObject] = []
 // 入栈操作 即Push 添加最新数据到容器最顶部
 func pushItem(item:AnyObject){
  stackItems.append(item) 
 }
 // 出栈操作 即Pop 将容器最顶部数据移除
 func popItem()->AnyObject?{
  let lastItem = stackItems.last
  stackItems.removeLast()
  return lastItem
 } 
}

此处，我们合理地使用 AnyObject 类型，那么现在能够将 String 类型数据压入到栈中了，对么？不过这种情况下我们就失去了数据类型的安全，并且每当我们对栈进行操作时,都需要进行一系列繁琐的类型转换( casting 操作,使用 as 来进行类型转换)。

解决方案

参照泛型的特性，我们能够定义一个泛型类型，这看起来像一个占位符。使用泛型后的示例代码如下:

class Stack<T> {

    private var stackItems: [T] = []

    func pushItem(item:T) {
        stackItems.append(item)
    }

    func popItem() -> T? {
        let lastItem = stackItems.last
        stackItems.removeLast()
        return lastItem
    }

}

泛型定义方式:由一对尖括号( <> )包裹，命名方式通常为大写字母开头(这里我们命名为 T )。在初始化阶段，我们通过明确的类型(这里为 Int )来定义参数,之后编译器将所有的泛型 T 替换成 Int 类型:

// 指定了泛型T 就是 Int 
// 编译器会替换所有T为Int
let aStack = Stack<Int>()

aStack.pushItem(10)
if let lastItem = aStack.popItem() {
    print("last item: /(lastItem)")
}

如此实现的栈，最大优势在于能够匹配任何类型。

类型约束

这里存在一个缺点:尽管泛型能够代表任何类型，我们对它的操作也是比较有局限性的。仅仅是比较两个泛型都是不支持的，请看如下代码:

class Stack<T> {

    private var stackItems: [T] = []

    func pushItem(item:T) {
        stackItems.append(item)
    }

    func popItem() -> T? {
        let lastItem = stackItems.last
        stackItems.removeLast()
        return lastItem
    }

    func isItemInStack(item:T) -> Bool {
        var found = false
        for stackItem in stackItems {
            if stackItem == item { //编译报错!!!!!!!!!!
                found = true
            }
        }
        return found
    }
}

注意到函数 isItemInSatck(item:T) 中，我们得到了一个编译错误，因为两个参数没有实现 Equtable 协议的话，类型值是不能进行比较的。实际上我们可以为泛型增加约束条件来解决这个问题。在本例中，通过对第一行进行修改，我们让泛型 T 遵循 Equatable 协议:

class Stack<T:Equatable> {

    private var stackItems: [T] = []

    func pushItem(item:T) {
        stackItems.append(item)
    }

    func popItem() -> T? {
        let lastItem = stackItems.last
        stackItems.removeLast()
        return lastItem
    }

    func isItemInStack(item:T) -> Bool {
        var found = false
        for stackItem in stackItems {
            if stackItem == item {
                found = true
            }
        }
        return found
    }
}