Swift 源码解读 - Sequence.swift

Map.swift 源码解读 中,多处涉及到 Sequence 的内容,今天抽时间来阅读下 Sequence.swift 的源码。

Sequence 协议

首先我们大概过一次 Sequence 协议的内容:

public protocol Sequence {
  /// 元素
  associatedtype Element

  /// 迭代器
  associatedtype Iterator : IteratorProtocol where Iterator.Element == Element

  /// 子序列
  associatedtype SubSequence : Sequence = AnySequence<Element>
    where Element == SubSequence.Element,
          SubSequence.SubSequence == SubSequence

  /// 返回当前迭代器
  func makeIterator() -> Iterator
 
  var underestimatedCount: Int { get }

  // 下面是 Sequence extension方法
  func map<T>(
    _ transform: (Element) throws -> T
  ) rethrows -> [T]
  func filter(
    _ isIncluded: (Element) throws -> Bool
  ) rethrows -> [Element]
  func forEach(_ body: (Element) throws -> Void) rethrows

  // 下面还有一大串的方法,但都是扩展方法,这里不一一列举了
}

Sequence 协议中,主要有两个参数, 一个是 Element,也即是 sequence 里的元素,别一个则是 Iterator(迭代器),Iterator 是实现 IteratorProtocol 协议并且迭代器的元素和 sequence 的元素是相同类型(Iterator.Element == Element)。

首先我们先看下 IteratorProtocol 源码:

public protocol IteratorProtocol {
  
  associatedtype Element

  mutating func next() -> Element?
}

IteratorProtocol 的核心是 next() 方法,这个方法在每次被调用时返回序列中的下一个值。当序列下一个值为空时,next() 应该返回 nil。这里我们自定义一个 iterator:

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

var iter = CustomIterator()
print(iter.next())   // Optional(1)

首先这里先了解下关键字 mutating,在 swift 中,struct 和 enum 可以定义自己的方法,但是默认情况下,实例方法中是不可以修改值类型的属性,如果需要修改,则需要添加 mutating 关键字。上面的例子并没有修改类型的属性,所以说 mutating 可写也可以不写, xcode 默认提示是带上的。这里再来一个标准点的写法:

struct CustomIterator: IteratorProtocol {
    var num = 0
    mutating func next() -> Int? {
        num += 1
        if num == 10 {
            return nil
        }
        return num
    }
}

var iter = CustomIterator()
while let num = iter.next() {
    print(num)  // 1,2,3,4,5,6,7,8,9
}

大概了解 Iterator 之后,我们再回到 Sequence,我们如果需要自定义一个 sequence 时,其实只需要实现 makeIterator 方法就可以了,如:

struct CustomIterator: IteratorProtocol {
    var num = 0
    mutating func next() -> Int? {
        num += 1
        if num == 10 {
            return nil
        }
        return num
    }
}

struct CustomSequence: Sequence {
    func makeIterator() -> CustomIterator {
        return CustomIterator()
    }
}

let sequence = CustomSequence()
for item in sequence {
    print(item)   // 1,2,3,4,5,6,7,8,9
}

关于 Sequence 最基本的内容大概就是这一些了,而 Sequence 里面定义了一大串的方法,如果 map、dropFirst、dropLast 等等,Swift 中通过协议扩展的形式来实现,如果在自定义 sequence 时需要修改相应的方法,就需要我自己重写,如果无需修改,直接使用则可。这里不一一细说,建议有时间可以完整读下,欢迎交流学习。

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