深入Swift集合类型背后的协议,方法,扩展(一)

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先说几个问题

  • 数组类型(_ArrayType)、集合(Collection)、序列(Sequence)、生成器(Generator)、元素(Element)、下标(Index),这些类型(协议)各自的作用。
    数组是如何利用上面这些类实现各种方法的。
  • map、reduce、filter等方法的作用是什么,他们是怎么实现的。
  • 只有数组有上面这些方法么,如果不是,什么样的类型才有这些方法。
  • 如果实现一个自定义的集合类型,应该怎么做。

相关类型简介

元素(Element)

对于任何一种集合来说,它本质上是一种数据结构,也就是用来存放数据的。我们在各种代码中见到的Element表示的就是最底层数据的类型别名。因为对于集合这种范型类型来说,它不关心具体存放的数据的类型,所以就用通用的Element来代替,比如我们写这样的代码:

let array: Array<Int> = [1,2,3]

这就相当于告诉数组,Element现在具体变为Int类型了。

生成器(Generator)

对于集合来说,它往往还需要提供遍历的功能。那怎么把它设计为可遍历的呢?不要指望for循环,要知道目前我们什么都没有,没有数组的概念,更没有下标的概念。有一句名言说:“任何编程问题都可以通过增加一个中间层来解决”。于是,我们抽象出一个Generator(生成器)的概念。我们把它声明成一个协议,任何实现这个协议的类都要提供一个next方法,返回集合中的下一个元素:

protocol GeneratorType {
      typealias Element
      mutating func next() -> Element?
}

可以想象的是这样一来,实现了GeneratorType协议的类,就可以隐藏具体元素的信息,通过不断调用next方法就可以获得所有元素了。比如你可以用一个生成器,不断生成斐波那契数列的下一个数字。

总的来说,生成器(Generator)允许我们遍历所有的元素。

序列(Sequence)

生成器不断生成下一个元素,但是已经生成过的元素就无法再获取到了。比如在斐波那契数列中通过3和5得到了8,那么这个生成器永远也不会再生成元素3了,下一个生成的元素是13。也就是说对于生成器来说,已经访问过的元素就无法再次获取到。
然而对于集合来说,它所包含的元素总是客观存在的。为了能够多次遍历集合,我们抽象出了序列(Sequence)的概念。Sequence封装了Generator对象的创建过程:

protocol SequenceType { 
     typealias Generator: GeneratorType 
     func generate() -> Generator
}

序列(Sequence)相比于单纯的Generator,使反复遍历集合中的元素成为可能。这时候,我们已经可以通过for循环而不是Generator来遍历所有元素。

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