六虎

Swift 中的不透明类型、存在类型以及 some、any 关键字

作者：

沉默王二

在

Xcode 14 beta 3Swift 5.7

不透明类型、some 关键字

some关键字由 Swift 5.1 引进，它用来润饰某个协议，使之成为不透明类型。

不透明类型是躲藏类型信息的笼统类型，其底层的详细类型不可动态改动。

初度接触 SwiftUI 的读者会看到这样的代码：

var body: some View {
  Text("Hello")
}

body是不透明类型some View，调用者只知其是一个遵从View协议的笼统类型，却不知其底层的详细类型（Text），由于不透明类型对调用者躲藏了类型信息。

这儿的”不可见“是对调用者而言的，而编译器具有”透视“视角，它可以在编译期获取到不透明类型底层的详细类型（Text），并保证其底层类型是静态的。

假如在body内这样写：

Bool.random() ? Text("Hello") : Image(systemName: "swift")

编译器可以诊断出Text和Image是不同的类型，因而抛出错误。假设body内部可以动态地改动其底层的详细类型，这意味着更多的内存占用和复杂核算，这会导致程序的功能损耗。

根据以上特性，不透明类型十分适合在模块之间调用，它可以维护类型信息为私有状态而不被露出，而编译器可以拜访类型信息并作出优化工作。

不透明类型受完成者束缚，这和泛型受调用者束缚是相反的。因而，不透明类型又被称为反向泛型。比方下面的代码：

func build1<V: View>(_ v: V) -> V {
  v
}
// v1 is Text
let v1 = build1(Text("Hello"))
func build2() -> some View {
  Text("Hello")
}
// v2 is View
let v2 = build2()

调用build1时就需要指定详细类型，此处入参为Text类型，因而v1的类型也是Text。

build2回来的详细类型由内部完成决定，这儿回来的是Text类型。鉴于不透明类型对调用者躲藏了类型信息，因而v2的类型在编译期是View，在运转时是Text。

更高雅的泛型

下面的代码用于比较两个调集，假如一切元素相同，回来 true。

func compare<C1: Collection, C2: Collection>(_ c1: C1, _ c2: C2) -> Bool
where C1.Element == C2.Element, C1.Element: Equatable {
  if c1.count != c2.count { return false }
  for i in 0..<c1.count {
    let v1 = c1[c1.index(c1.startIndex, offsetBy: i)]
    let v2 = c2[c2.index(c2.startIndex, offsetBy: i)]
    if v1 != v2 {
      return false
    }
  }
  return true
}
let c1: [Int] = [1, 2, 3]
let c2: Set<Int> = [1, 2, 3]
let ans = compare(c1, c2) // true

这儿运用泛型束缚保证C1和C2是调集类型，运用where分句保证二者的相关类型Element是可以判等的相同类型。功能虽已完成，但写起来十分繁琐，也不利于阅览。那么，该如何简化呢？

在简化之前，先来看看 Swift 5.7 新增的两个新特性：

  1. 运用范围更广的不透明类型

    此前，不透明类型只能用于回来值。现在，咱们还可以将其用于特点、下标以及函数参数。

  2. 首要相关类型

    协议支持多个相关类型，运用尖括号声明（类似泛型写法）的则是首要相关类型。

    如下Collection协议中的Element，便是首要相关类型。

    借助这一特性，在运用具有相关类型的协议时，写法可以十分简练。比方上面的where分句，咱们可以简写成Collection<Equatable>。

    public protocol Collection<Element> : Sequence {
  associatedtype Element
  associatedtype Iterator = IndexingIterator<Self>
  ...
}

将以上两点结合起来，更高雅的写法如下：

func compare<E: Equatable>(_ c1: some Collection<E>, _ c2: some Collection<E>) -> Bool {
  ...
}

c1和c2可以是恣意调集类型，假如没有运用some符号，它便是下文说到的存在类型，编译器会提示运用any润饰。但这儿将其声明为不透明类型，根据以下两点：

  1. 旧函数在调用时就现已确定了入参的详细类型，这和any的表达的意思有悖。
  2. 此处的不透明类型并没有用作回来值，只是在函数被调用时的入参，其详细类型是固定的，没有必要运用any，这和旧函数表达的意图一致。

细心对比两个函数，可以发现：some P和T where T: P表达的意思其实是一样的。假如P带有相关类型E，那么T where T: P, T.E: V可以简写为some P<V>。

存在类型、any 关键字

any关键字由 Swift 5.6 引进，它用来润饰存在类型：一个可以容纳恣意遵从某个协议的的详细类型的容器类型。

咱们结合下面的代码来了解这段笼统的描绘：

protocol P {}
struct CP1: P {}
struct CP2: P {}
func f1(_ p: any P) -> any P {
  p
}
func f2<V: P>(_ p: V) -> V {
  p
}

f1中的p及其回来值都是存在类型，只要是遵从协议P的类型实例都是合法的。

f2中的p及其回来值都不是存在类型，而是遵从协议P的某个详细类型。

在编译期间，f1中p是存在类型（any P），它将p底层的详细类型包装在一个“容器”中。而在运转时，从容器中取出内容物才能得知p底层的详细类型。p的类型可被任何遵从协议P的某个详细类型进行替换，因而存在类型具有动态分发的特性。

比方下面的代码：

func f3() -> any P {
  Bool.random() ? CP1() : CP2()
}

f3的回来类型在编译期间是存在类型any P，但是在运转期间的详细类型是CP1或CP2。

而f2中的p没有被“容器”包装，无需进行装箱、拆箱操作。由于泛型的束缚，当咱们调用该办法时，就现已确定了它的详细类型。无论是编译期还是运转时，它的类型都是详细的，这又称为静态分发。比方这样调用时：f2(CP1())，入参和回来值类型都就现已固化为CP1，在编译期和运转时都保持为该详细类型。

由于动态分发会带来一定的功能损耗，因而 Swift 引进了any关键字来向咱们警示存在类型的负面影响，咱们应该尽量防止运用它。

上面的示例代码不运用any关键字还能通过编译，但从 Swift 6 开端，当咱们运用存在类型时，编译器会强制要求运用any关键字符号，否则会报错。

在实际开发中，引荐优先运用泛型和some，尽可能地防止运用any，除非你真的需要一个动态的类型。

文中触及源码参阅：Source code。

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