Swift5.1—泛型约束

swapTwoValues(_:_:) 函数和 Stack 适用于任意类型。不过，如果能对泛型函数或泛型类型中添加特定的类型约束，这将在某些情况下非常有用。类型约束指定类型参数必须继承自指定类、遵循特定的协议或协议组合。

例如，Swift 的 Dictionary 类型对字典的键的类型做了些限制。在 字典的描述 中，字典键的类型必须是可哈希（hashable）的。也就是说，必须有一种方法能够唯一地表示它。字典键之所以要是可哈希的，是为了便于检查字典中是否已经包含某个特定键的值。若没有这个要求，字典将无法判断是否可以插入或替换某个指定键的值，也不能查找到已经存储在字典中的指定键的值。

这个要求通过 Dictionary 键类型上的类型约束实现，它指明了键必须遵循 Swift 标准库中定义的 Hashable 协议。所有 Swift 的基本类型（例如 String、Int、Double 和 Bool）默认都是可哈希的。

当自定义泛型类型时，你可以定义你自己的类型约束，这些约束将提供更为强大的泛型编程能力。像 可哈希（hashable） 这种抽象概念根据它们的概念特征来描述类型，而不是它们的具体类型。

类型约束语法

在一个类型参数名后面放置一个类名或者协议名，并用冒号进行分隔，来定义类型约束。下面将展示泛型函数约束的基本语法（与泛型类型的语法相同）：

func someFunction<T: SomeClass, U: SomeProtocol>(someT: T, someU: U) {
    // 这里是泛型函数的函数体部分
}

上面这个函数有两个类型参数。第一个类型参数 T 必须是 SomeClass 子类；第二个类型参数 U 必须符合 SomeProtocol 协议。

类型约束实践

这里有个名为 findIndex(ofString:in:) 的非泛型函数，该函数的功能是在一个 String 数组中查找给定 String 值的索引。若查找到匹配的字符串，findIndex(ofString:in:) 函数返回该字符串在数组中的索引值，否则返回 nil：

func findIndex(ofString valueToFind: String, in array: [String]) -> Int? {
    for (index, value) in array.enumerated() {
        if value == valueToFind {
            return index
        }
    }
    return nil
}

findIndex(ofString:in:) 函数可以用于查找字符串数组中的某个字符串值：

let strings = ["cat", "dog", "llama", "parakeet", "terrapin"]
if let foundIndex = findIndex(ofString: "llama", in: strings) {
    print("The index of llama is \(foundIndex)")
}
// 打印“The index of llama is 2”

如果只能查找字符串在数组中的索引，用处不是很大。不过，你可以用占位类型 T 替换 String 类型来写出具有相同功能的泛型函数 findIndex(_:_:)。

下面展示了 findIndex(ofString:in:) 函数的泛型版本 findIndex(of:in:)。请注意这个函数返回值的类型仍然是 Int?，这是因为函数返回的是一个可选的索引数，而不是从数组中得到的一个可选值。需要提醒的是，这个函数无法通过编译，原因将在后面说明：

func findIndex<T>(of valueToFind: T, in array:[T]) -> Int? {
    for (index, value) in array.enumerated() {
        if value == valueToFind {
            return index
        }
    }
    return nil
}

上面所写的函数无法通过编译。问题出在相等性检查上，即 "if value == valueToFind"。不是所有的 Swift 类型都可以用等式符（==）进行比较。例如，如果你自定义类或结构体来描述复杂的数据模型，对于这个类或结构体而言，Swift 无法明确知道“相等”意味着什么。正因如此，这部分代码无法保证适用于任意类型 T，当你试图编译这部分代码时就会出现相应的错误。

不过，所有的这些并不会让我们无从下手。Swift 标准库中定义了一个 Equatable 协议，该协议要求任何遵循该协议的类型必须实现等式符（==）及不等符（!=），从而能对该类型的任意两个值进行比较。所有的 Swift 标准类型自动支持 Equatable 协议。

遵循 Equatable 协议的类型都可以安全地用于 findIndex(of:in:) 函数，因为其保证支持等式操作符。为了说明这个事情，当定义一个函数时，你可以定义一个 Equatable 类型约束作为类型参数定义的一部分：

func findIndex<T: Equatable>(of valueToFind: T, in array:[T]) -> Int? {
    for (index, value) in array.enumerated() {
        if value == valueToFind {
            return index
        }
    }
    return nil
}

findIndex(of:in:) 类型参数写做 T: Equatable，也就意味着“任何符合 Equatable 协议的类型 T”。

findIndex(of:in:) 函数现在可以成功编译了，并且适用于任何符合 Equatable 的类型，如 Double 或 String：

let doubleIndex = findIndex(of: 9.3, in: [3.14159, 0.1, 0.25])
// doubleIndex 类型为 Int?，其值为 nil，因为 9.3 不在数组中
let stringIndex = findIndex(of: "Andrea", in: ["Mike", "Malcolm", "Andrea"])
// stringIndex 类型为 Int?，其值为 2