Swift編程語(yǔ)言中文教程（二十）：Swift擴(kuò)展（Extensions）

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本頁(yè)包含內(nèi)容：

• 擴(kuò)展語(yǔ)法
• 計(jì)算型屬性
• 構(gòu)造器
• 方法
• 下標(biāo)
• 嵌套類型

擴(kuò)展就是向一個(gè)已有的類、結(jié)構(gòu)體或枚舉類型添加新功能（functionality）。這包括在沒(méi)有權(quán)限獲取原始源代碼的情況下擴(kuò)展類型的能力（即逆向建模）。擴(kuò)展和 Objective-C 中的分類（categories）類似。（不過(guò)與Objective-C不同的是，Swift 的擴(kuò)展沒(méi)有名字。）

Swift 中的擴(kuò)展可以：

• 添加計(jì)算型屬性和計(jì)算靜態(tài)屬性
• 定義實(shí)例方法和類型方法
• 提供新的構(gòu)造器
• 定義下標(biāo)
• 定義和使用新的嵌套類型
• 使一個(gè)已有類型符合某個(gè)協(xié)議

注意：
如果你定義了一個(gè)擴(kuò)展向一個(gè)已有類型添加新功能，那么這個(gè)新功能對(duì)該類型的所有已有實(shí)例中都是可用的，即使它們是在你的這個(gè)擴(kuò)展的前面定義的。

擴(kuò)展語(yǔ)法（Extension Syntax）

聲明一個(gè)擴(kuò)展使用關(guān)鍵字extension：

extension SomeType {
    // 加到SomeType的新功能寫到這里
}

一個(gè)擴(kuò)展可以擴(kuò)展一個(gè)已有類型，使其能夠適配一個(gè)或多個(gè)協(xié)議（protocol）。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，協(xié)議的名字應(yīng)該完全按照類或結(jié)構(gòu)體的名字的方式進(jìn)行書寫：

extension SomeType: SomeProtocol, AnotherProctocol {
    // 協(xié)議實(shí)現(xiàn)寫到這里
}

按照這種方式添加的協(xié)議遵循者（protocol conformance）被稱之為擴(kuò)展中添加協(xié)議遵循者

計(jì)算型屬性（Computed Properties）

擴(kuò)展可以向已有類型添加計(jì)算型實(shí)例屬性和計(jì)算型類型屬性。下面的例子向 Swift 的內(nèi)建Double類型添加了5個(gè)計(jì)算型實(shí)例屬性，從而提供與距離單位協(xié)作的基本支持。

extension Double {
    var km: Double { return self * 1_000.0 }
    var m : Double { return self }
    var cm: Double { return self / 100.0 }
    var mm: Double { return self / 1_000.0 }
    var ft: Double { return self / 3.28084 }
}
let oneInch = 25.4.mm
println("One inch is \(oneInch) meters")
// 打印輸出："One inch is 0.0254 meters"
let threeFeet = 3.ft
println("Three feet is \(threeFeet) meters")
// 打印輸出："Three feet is 0.914399970739201 meters"

這些計(jì)算屬性表達(dá)的含義是把一個(gè)Double型的值看作是某單位下的長(zhǎng)度值。即使它們被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算型屬性，但這些屬性仍可以接一個(gè)帶有dot語(yǔ)法的浮點(diǎn)型字面值，而這恰恰是使用這些浮點(diǎn)型字面量實(shí)現(xiàn)距離轉(zhuǎn)換的方式。

在上述例子中，一個(gè)Double型的值1.0被用來(lái)表示“1米”。這就是為什么m計(jì)算型屬性返回self——表達(dá)式1.m被認(rèn)為是計(jì)算1.0的Double值。

其它單位則需要一些轉(zhuǎn)換來(lái)表示在米下測(cè)量的值。1千米等于1,000米，所以km計(jì)算型屬性要把值乘以1_000.00來(lái)轉(zhuǎn)化成單位米下的數(shù)值。類似地，1米有3.28024英尺，所以ft計(jì)算型屬性要把對(duì)應(yīng)的Double值除以3.28024來(lái)實(shí)現(xiàn)英尺到米的單位換算。

這些屬性是只讀的計(jì)算型屬性，所有從簡(jiǎn)考慮它們不用get關(guān)鍵字表示。它們的返回值是Double型，而且可以用于所有接受Double的數(shù)學(xué)計(jì)算中：

let aMarathon = 42.km + 195.m
println("A marathon is \(aMarathon) meters long")
// 打印輸出："A marathon is 42495.0 meters long"

注意：
擴(kuò)展可以添加新的計(jì)算屬性，但是不可以添加存儲(chǔ)屬性，也不可以向已有屬性添加屬性觀測(cè)器(property observers)。

構(gòu)造器（Initializers）

擴(kuò)展可以向已有類型添加新的構(gòu)造器。這可以讓你擴(kuò)展其它類型，將你自己的定制類型作為構(gòu)造器參數(shù)，或者提供該類型的原始實(shí)現(xiàn)中沒(méi)有包含的額外初始化選項(xiàng)。

擴(kuò)展能向類中添加新的便利構(gòu)造器，但是它們不能向類中添加新的指定構(gòu)造器或析構(gòu)函數(shù)。指定構(gòu)造器和析構(gòu)函數(shù)必須總是由原始的類實(shí)現(xiàn)來(lái)提供。

注意：
如果你使用擴(kuò)展向一個(gè)值類型添加一個(gè)構(gòu)造器，該構(gòu)造器向所有的存儲(chǔ)屬性提供默認(rèn)值，而且沒(méi)有定義任何定制構(gòu)造器（custom initializers），那么對(duì)于來(lái)自你的擴(kuò)展構(gòu)造器中的值類型，你可以調(diào)用默認(rèn)構(gòu)造器(default initializers)和逐一成員構(gòu)造器(memberwise initializers)。
正如在值類型的構(gòu)造器授權(quán)中描述的，如果你已經(jīng)把構(gòu)造器寫成值類型原始實(shí)現(xiàn)的一部分，上述規(guī)則不再適用。

下面的例子定義了一個(gè)用于描述幾何矩形的定制結(jié)構(gòu)體Rect。這個(gè)例子同時(shí)定義了兩個(gè)輔助結(jié)構(gòu)體Size和Point，它們都把0.0作為所有屬性的默認(rèn)值：

struct Size {
    var width = 0.0, height = 0.0
}
struct Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
}
struct Rect {
    var origin = Point()
    var size = Size()
}

因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)體Rect提供了其所有屬性的默認(rèn)值，所以正如默認(rèn)構(gòu)造器中描述的，它可以自動(dòng)接受一個(gè)默認(rèn)的構(gòu)造器和一個(gè)成員級(jí)構(gòu)造器。這些構(gòu)造器可以用于構(gòu)造新的Rect實(shí)例：

let defaultRect = Rect()
let memberwiseRect = Rect(origin: Point(x: 2.0, y: 2.0),
    size: Size(width: 5.0, height: 5.0))

你可以提供一個(gè)額外的使用特殊中心點(diǎn)和大小的構(gòu)造器來(lái)擴(kuò)展Rect結(jié)構(gòu)體：

extension Rect {
    init(center: Point, size: Size) {
        let originX = center.x - (size.width / 2)
        let originY = center.y - (size.height / 2)
        self.init(origin: Point(x: originX, y: originY), size: size)
    }
}

這個(gè)新的構(gòu)造器首先根據(jù)提供的center和size值計(jì)算一個(gè)合適的原點(diǎn)。然后調(diào)用該結(jié)構(gòu)體自動(dòng)的成員構(gòu)造器init(origin:size:)，該構(gòu)造器將新的原點(diǎn)和大小存到了合適的屬性中：

let centerRect = Rect(center: Point(x: 4.0, y: 4.0),
    size: Size(width: 3.0, height: 3.0))
// centerRect的原點(diǎn)是 (2.5, 2.5)，大小是 (3.0, 3.0)

注意：
如果你使用擴(kuò)展提供了一個(gè)新的構(gòu)造器，你依舊有責(zé)任保證構(gòu)造過(guò)程能夠讓所有實(shí)例完全初始化。

方法（Methods）

擴(kuò)展可以向已有類型添加新的實(shí)例方法和類型方法。下面的例子向Int類型添加一個(gè)名為repetitions的新實(shí)例方法：

extension Int {
    func repetitions(task: () -> ()) {
        for i in 0..self {
            task()
        }
    }
}

這個(gè)repetitions方法使用了一個(gè)() -> ()類型的單參數(shù)（single argument），表明函數(shù)沒(méi)有參數(shù)而且沒(méi)有返回值。

定義該擴(kuò)展之后，你就可以對(duì)任意整數(shù)調(diào)用repetitions方法,實(shí)現(xiàn)的功能則是多次執(zhí)行某任務(wù)：

3.repetitions({
    println("Hello!")
    })
// Hello!
// Hello!
// Hello!

可以使用 trailing 閉包使調(diào)用更加簡(jiǎn)潔：

3.repetitions{
    println("Goodbye!")
}
// Goodbye!
// Goodbye!
// Goodbye!

修改實(shí)例方法（Mutating Instance Methods）

通過(guò)擴(kuò)展添加的實(shí)例方法也可以修改該實(shí)例本身。結(jié)構(gòu)體和枚舉類型中修改self或其屬性的方法必須將該實(shí)例方法標(biāo)注為mutating，正如來(lái)自原始實(shí)現(xiàn)的修改方法一樣。

下面的例子向Swift的Int類型添加了一個(gè)新的名為square的修改方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)原始值的平方計(jì)算：

extension Int {
    mutating func square() {
        self = self * self
    }
}
var someInt = 3
someInt.square()
// someInt 現(xiàn)在值是 9

下標(biāo)（Subscripts）

擴(kuò)展可以向一個(gè)已有類型添加新下標(biāo)。這個(gè)例子向Swift內(nèi)建類型Int添加了一個(gè)整型下標(biāo)。該下標(biāo)[n]返回十進(jìn)制數(shù)字從右向左數(shù)的第n個(gè)數(shù)字

• 123456789[0]返回9
• 123456789[1]返回8

...等等

extension Int {
    subscript(digitIndex: Int) -> Int {
        var decimalBase = 1
            for _ in 1...digitIndex {
                decimalBase *= 10
            }
        return (self / decimalBase) % 10
    }
}
746381295[0]
// returns 5
746381295[1]
// returns 9
746381295[2]
// returns 2
746381295[8]
// returns 7

如果該Int值沒(méi)有足夠的位數(shù)，即下標(biāo)越界，那么上述實(shí)現(xiàn)的下標(biāo)會(huì)返回0，因?yàn)樗鼤?huì)在數(shù)字左邊自動(dòng)補(bǔ)0：

746381295[9]
//returns 0, 即等同于：
0746381295[9]

嵌套類型（Nested Types）

擴(kuò)展可以向已有的類、結(jié)構(gòu)體和枚舉添加新的嵌套類型：

extension Character {
    enum Kind {
        case Vowel, Consonant, Other
    }
    var kind: Kind {
        switch String(self).lowercaseString {
        case "a", "e", "i", "o", "u":
            return .Vowel
        case "b", "c", "d", "f", "g", "h", "j", "k", "l", "m",
             "n", "p", "q", "r", "s", "t", "v", "w", "x", "y", "z":
            return .Consonant
        default:
            return .Other
        }
    }
}

該例子向Character添加了新的嵌套枚舉。這個(gè)名為Kind的枚舉表示特定字符的類型。具體來(lái)說(shuō)，就是表示一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的拉丁腳本中的字符是元音還是輔音（不考慮口語(yǔ)和地方變種），或者是其它類型。

這個(gè)類子還向Character添加了一個(gè)新的計(jì)算實(shí)例屬性，即kind，用來(lái)返回合適的Kind枚舉成員。

現(xiàn)在，這個(gè)嵌套枚舉可以和一個(gè)Character值聯(lián)合使用了：

func printLetterKinds(word: String) {
    println("'\\(word)' is made up of the following kinds of letters:")
    for character in word {
        switch character.kind {
        case .Vowel:
            print("vowel ")
        case .Consonant:
            print("consonant ")
        case .Other:
            print("other ")
        }
    }
    print("\n")
}
printLetterKinds("Hello")
// 'Hello' is made up of the following kinds of letters:
// consonant vowel consonant consonant vowel

函數(shù)printLetterKinds的輸入是一個(gè)String值并對(duì)其字符進(jìn)行迭代。在每次迭代過(guò)程中，考慮當(dāng)前字符的kind計(jì)算屬性，并打印出合適的類別描述。所以printLetterKinds就可以用來(lái)打印一個(gè)完整單詞中所有字母的類型，正如上述單詞"hello"所展示的。

注意：
由于已知character.kind是Character.Kind型，所以Character.Kind中的所有成員值都可以使用switch語(yǔ)句里的形式簡(jiǎn)寫，比如使用 .Vowel代替Character.Kind.Vowel