Swift 是怎么在仅有泛型的限制不同

Swift的泛型系统允许开发者编写灵活、可重用的函数和类型，它们能够工作于任何符合的类型上，同时保有类型安全。Swift中有几种不同的方式来限制泛型类型，主要通过类型约束（Type ConstrAInts）、协议（Protocols）、关联类型（Associated Types）、以及泛型 where 语句等手段。例如，可以通过类型约束让泛型只能应用于符合某个继承层次的类型，或者符合一个特定协议的类型。让我们进一步探讨泛型的限制和使用。

一、泛型类型约束的基本应用

泛型代码可以要求类型具有某些特性，这是通过类型约束实现的。例如，你可能写一个泛型函数，仅当泛型类型实现了Comparable协议时才能操作。这确保了类型提供了比较功能，使函数可以安全地比较类型的值。

举个例子

假设我们要写一个函数，这个函数接受两个任意类型的数组，但是只有当这两个数组的元素类型相同并且元素本身遵循Equatable协议，我们才能比较两个数组是否具有相同的元素。

func arraysEqual<T: Equatable>(a: [T], b: [T]) -> Bool {
    if a.count != b.count {
        return false
    }
    for i in 0..<a.count {
        if a[i] != b[i] {
            return false
        }
    }
    return true
}

在这个例子中，T: Equatable是一个类型约束，它限制了T不仅是任意类型，还必须遵循Equatable协议。

二、协议和关联类型在泛型限制中的使用

在Swift中，协议可以声明关联类型，进而在定义协议的时候提供一个占位名，让遵循协议的类型指定具体的关联类型。

深入理解关联类型

使用关联类型的协议可以被看作是泛型协议，其允许在协议内部定义一种泛型占位符，该占位符可以代表任何类型。类、结构体或枚举遵循协议时，将具体类型与协议的关联类型绑定。

protocol Container {
    associatedtype ItemType
    mutating func append(_ item: ItemType)
    var count: Int { get }
    subscript(i: Int) -> ItemType { get }
}
struct IntStack: Container {
    // conformance to the Container protocol
    typealias ItemType = Int
    // implementation of Container requirements goes here
}

在这个例子中，Container协议定义了一个关联类型ItemType，让任何遵循该协议的类型都必须指明存储的数据类型。

三、使用泛型 where 语句进行限制

在Swift中，可以在类型和函数的泛型列表后面使用where语句来定义一系列的条件。（为泛型编程增加了更复杂的类型约束）

探索泛型 where 子句

泛型 where 子句让你能够要求一个类型满足多个条件，比如类型实现了某些协议，特定的类型参数和关联类型必须相等，或者后者必须是前者的子类型等。

func allItemsMatch<C1: Container, C2: Container>
    (_ container1: C1, _ container2: C2) -> Bool
    where C1.ItemType == C2.ItemType, C1.ItemType: Equatable {
    // Check that both containers contain the same number of items
    if container1.count != container2.count {
        return false
    }
    // Check each pair of items to see if they are equivalent
    for i in 0..<container1.count {
        if container1[i] != container2[i] {
            return false
        }
    }
    // All items match, so return true
    return true
}

这个allItemsMatch函数使用了泛型where子句来确保两个Container实例中的ItemType是相同的，并且ItemType遵循了Equatable协议。

四、可选泛型和泛型特化

Swift的泛型系统也支持类型的可选泛型和泛型特化，这意味着你可以为特定类型提供更具体的泛型实现。

理解可选泛型

extension Array: Container where Element: Equatable { // conformance to the Container protocol // Array now only conforms to Container if its Element conforms to Equatable }

泛型特化的应用

func specializedFunction<T>(for type: T) {
    if type is Int {
        // Int-specific implementation
    } else {
        // Generic implementation for all other types
    }
}

在这里，即使specializedFunction函数是通用的，我们也可以针对整数类型实现特殊的行为。