撰写本文时 Swift 版本是 4.0 beta。
值类型 Iterator 和引用类型 Iterator
值类型 Iterator
一般 Iterator 都是值类型的,值类型的 Iterator 的意思是:当把 Iterator 赋值给一个新变量时,是把原 Iterator 的所有状态拷贝了一份赋值给新的 Iterator,原 Iterator 在继续迭代时不会影响新的 Iterator。
例如用 stride
函数创建一个简单的 Sequence,它从 0 开始,到 9 截止,每次递增 1,即为 [0, 1, 2, ..., 8, 9]。
然后获取到它的 Iterator,调用 next() 进行迭代。
let seq = stride(from: 0, to: 10, by: 1)
var i1 = seq.makeIterator()
i1.next() // �Optional(0)
i1.next() // Optional(1)
然后做一个赋值操作,创建一个新的 i2,并把 i1 的值赋给 i2:
var i2 = i1
再用下面代码做测试
i1.next() // Optional(2)
i1.next() // Optional(3)
i2.next() // Optional(2)
i2.next() // Optional(3)
从打印的结果会发现:i1 和 i2 是两个独立的 Iterator,他们互不影响,赋值时对 i1 做了一份完整的拷贝。
所以这里的 Iterator 是一个值类型 Iterator。
引用类型 Iterator
可以把任何一个值类型 Iterator 用 AnyIterator
这个包一下就形成了一个引用类型的 Iterator。
var i3 = AnyIterator(i1)
var i4 = i3
做以下测试:
i3.next() // Optional(4)
i4.next() // Optional(5)
i3.next() // Optional(6)
i3.next() // Optional(7)
引用类型的 Iterator,再赋值给一个新的变量后,新的 Iterator 和原 Iterator 在进行迭代时会互相对对方产生影响。
基于函数的 Sequence、Iterator
AnyIterator
有一个初始化器,可以传入一个闭包,AnyIterator 会把这个闭包的内容作为调用 next()
时执行的内容。
这样创建一个 Iterator 时可以不用创建一个新的 class 或 struct。
例如我们可以这样创建一个斐波那契数列的 Iterator:
func fibsIterator() -> AnyIterator<Int> {
var state = (0, 1)
return AnyIterator {
let upcomingNumber = state.0
state = (state.1, state.0 + state.1)
return upcomingNumber
}
}
这样创建出来的 Iterator 是引用类型的。
然后可以用 AnySequence
来�创建 Sequence,AnySequence 也有一个支持传入闭包的初始化器,于是可以把上面的函数名作为参数传入。
let fibsSequence = AnySequence(fibsIterator)
Array(fibsSequence.prefix(10))
// [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]
另外,还有一种更简单的方法来创建 Sequence,用 Swift 标准库中的 sequence 函数。
这个函数有两个变体:
第一个是 sequence(first:next:)
第一个参数是 Sequence 中的第一个值,第二个参数传入一个闭包作为 next() 的内容。
例如创建一个从大到小的随机数 Sequence。
let randomNumbers = sequence(first: 100) { (previous: UInt32) in
let newValue = arc4random_uniform(previous)
guard newValue > 0 else {
return nil
}
return newValue
}
Array(randomNumbers)
// [100, 90, 60, 35, 34, 21, 3]
第二个变体是 sequence(state:next:)
这个要更为强大,它可以在迭代过程中修改状态。
let fibsSequence2 = sequence(state: (0, 1)) { (state: inout (Int, Int)) -> Int? in
let upcomingNumber = state.0
state = (state.1, state.0 + state.1)
return upcomingNumber
}
Array(fibsSequence2.prefix(10))
// [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]
sequence(frist:next:) 和 sequence(state:next:) 的返回值类型是一个 UnfoldSequence
。
在函数式编程中有 fold
和 unfold
的概念。
fold 是把一系列的值�变为一个值,例如 reduce 就是一个 fold 操作。
unfold 是 fold 的反�操作,把一个值展开成一系列的值。
无穷 Sequence 和有穷 Sequence
上面创建的斐波那契数列 Sequence 是一个无穷 Sequence,意思是如果不设置一个范围,它可以无限的迭代下去。
因此上面跑测试代码时用了 prefix 方法来取得一个有限的范围。
有�穷 Sequence 则会在迭代完最后一个值后自动停止迭代。
SubSequence
Sequence 的 protocol 定义中有另一个 associatedtype 叫 SubSequence
protocol Sequence {
associatedtype Iterator: IteratorProtocol
associatedtype SubSequence
//...
}
SubSequence 指定了对原 Sequence 切片后的返回值类型。
对原 Sequence 进行切片的操作有:
- prefix and suffix
- dropFirst and dropLast
- split
如果没有指定 SubSequence 的类型,编译器会将其推导为 AnySequence<Iterator.Element>
类型
Sequence 的稳定性
由于 Sequence 的协议并没有要求 Sequence 一定是稳定的,所以 Sequence 也可以是不稳定的,也就是说,对 Sequence 进行多次迭代,每次迭代的结果可能会不一样。
for element in sequence {
if ... some condition { break }
}
for element in sequence {
// No defined behavior
}
看上面代码,对一个 sequence 进行两次 for-in
循环,如果第一次循环中做了某些破坏稳定性的操作,比如改变了状态,那么进行第二次 for-in
循环的结果是不可预知的。
如果一个 Sequence 也符合了 Collection 协议,那它一定是稳定的,例如 Array,Collection 协议会确保它是稳定的。
Swift 标准库中有一些函数创建出来的 Sequence 也能保证是稳定的,比如 stride(from:to:by:)
和 stride(from:through:by:)