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度量单位

作者：KHANLOU，原文链接，原文日期：2016-03-18
译者： Prayer ；校对： shanks ；定稿：千叶知风

在我正在做的一个项目中，有大量关于度量单位的处理。(或许我应该继续去推进项目进展而不是在这儿写这篇博客)

我总是觉得对度量单位的建模是一件很有意思的事情。比如说，时间单位，假设你有一个 API 接受一个时间作为参数，可能需要以秒作为单位（又或者是毫秒作为单位）但是，有的时候你有需要以小时为单位来表达时间，例如 2 小时。所以，为了避免魔数(magic number) （ 7200 两小时转换为秒为单位），你会使用 2 * 60 * 60 ，为了增加可读性还会在其中的操作符之间加上空格。

然而，7200 这个数字并没有什么实际意义。如果你对着这个数字看很长时间，拥有很好的数学计算功底的话，有可能你会猜到这个数字代表着两个小时包含的秒数。然而如果不是整数个小时换算成秒的话，你可能永远也猜不出来。

在你的应用中，7200 这个魔数不断的传递和使用，这个数字的度量单位是什么将变得越来越不清晰。

我们需要使用一种方式，将整数和元数据的信息关联起来。将类型描述为度量单位这篇文章有过相关的讨论，但是我们能否解决不同单位的度量问题，并且使用类型来描述呢？如果这样的话，当我们用 2 小时加上 30 分钟的时候，就不会得到 32 这样无意义的结果。

（当然，也有一些语言层面解决这个问题的方案，但是大多数的语言不支持这样的操作）

我们仍然希望能够用 2 个小时加上 30 分钟，并且得到一个有意义的结果，所以在我们的类型系统中， Time 需要是一个度量实体，同时 Hours 和 Seconds 也需要是。

表示 Time 的可以有多个单位，这些单位都必须能够以秒的方式来度量。

protocol Time {     var inSeconds: Double { get } }

每个时间的单位类型都是独立的，但是都需要遵守 Time 协议。

struct Hours: Time {
    let value: Double
    
    var inSeconds: Double {
        return value * 3600
    }
}

struct Minutes: Time {
    let value: Double
    
    var inSeconds: Double {
        return value * 60
    }
}

我们可以使用同样的方式来定义 Seconds ， Days ， Weeks 等等结构体，需要注意的是，如果时间单位过大，将会损失一些精度。

现在我们理解了度量单位的刻画方式，我们可以来进行一些度量单位的计算了。

func + (lhs: Time, rhs: Time) -> Time {
    return Seconds(value: lhs.inSeconds + rhs.inSeconds)
}

我们还可以加上一些好用的扩展：

extension Time {
    var inMinutes: Double {
        return inSeconds / 60
    }
    
    var inHours: Double {
        return inMinutes / 60
    }
}

为系统的 Int 类型加上类似 DSL 的扩展，代码思路是从 ActiveSupport 中借鉴的：

extension Int {
    var hours: Time {
        return Hours(value: Double(self))
    }
    
    var minutes: Time {
        return Minutes(value: Double(self))
    }
}