swift開發 - 基礎之extension

在swift中，extension與Objective-C的category有點類似，但是extension比起category來說更加強大和靈活，它不僅可以擴充某種類型或結構體的方法，同時它還可以與protocol等結合使用，編寫出更加靈活和強大的代碼。 0. 概述 - extension summary

在swift中，swift可以為特定的class, strut, enum或者protocol添加新的特性。當你沒有許可權對原始碼進行改造的時候，此時可以通過extension來對類型進行擴充。extension有點類似於OC的類別 -- category，但稍微不同的是category有名字，而extension沒有名字。

swift的extension可以做如下幾件事， 添加計算屬性 - computed properties 添加方法 - methods 添加初始化方法 - initializers 添加附屬指令碼 - subscripts 添加並使用巢狀型別 - nested types 遵循並實現某一協議 - conform protocol

在swift中，你甚至可以對一個協議protocol進行擴充，實現其協議方法或添加額外的功能，以便於實現該協議的類型可以使用，在swift中，這叫做協議擴充 - protocol extension，後面的內容會舉例說明。

注意：extension可以為類型添加新的特性，但是它不能覆蓋已有的特性。例如Animal已經有eat的方法，我們不能使用extension覆蓋Animal的eat方法。 1. 文法 - extension syntax

定義extension的文法非常簡單，只需要使用extension關鍵字，如下代碼，

extension SomeType {    // new functionality to add to SomeType goes here}

extension可以讓一個特定的類型實現一個或多個協議，也就是說無論對於class, structure或enum等類型而言，都可以實現一個或多個協議，如下代碼所示，

extension SomeType: SomeProtocol, AnotherProtocol {    // implementation of protocol requirements goes here}

上面的代碼錶示了簡單的功能，即SomeType服從了SomeProtocol和AnotherProtocol協議，並實現兩個協議中的方法，我們可以對上面的代碼進行簡單的拆分，讓代碼更加簡潔易讀，如下代碼，

extension SomeType: SomeProtocol {    // implentations of SomeProtocol}extension SomeType: AnotherProtocol {    // implentations of AnotherProtocol}

2. 添加多種特性

在前面已經列舉了extension可以為類型添加諸多特性，下面逐一做簡單解釋，並舉例說明。 2.1 添加計算屬性 - computed properties

extension可以為已經存在的類型添加計算屬性(computed properties)，下面的demo為swift內建的Double類型添加了5個計算屬性，分別是km, m, cm, mm, ft，用來提供基礎的計算距離的功能，如下代碼所示，

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 }}// usage of Double extensionlet oneInch = 25.4.mmprint("One inch is \(oneInch) meters")// Prints "One inch is 0.0254 meters"let threeFeet = 3.ftprint("Three feet is \(threeFeet) meters")// Prints "Three feet is 0.914399970739201 meters"

什麼是計算屬性呢。這大概算是swift語言的特性吧，在swift中屬性有兩種類型，一種是儲存屬性，另一種是計算屬性。儲存屬性就是儲存在特定的class, struct中的一個常量或變數，可以在定義儲存屬性的時候指定預設值，也可以在構造過程中設定或修改儲存屬性的值，需要注意的是enum中並不能定義儲存屬性；而計算屬性不直接儲存值，而是提供一個getter, setter來間接擷取和設定其他屬性和變數的值。

歸納一下，swift中儲存屬性和計算屬性的區別如下表，

儲存屬性	計算屬性
儲存常量或變數屬性	用來計算數值，不是儲存數值
定義在class, struct中	定義在class, struct, enum中

在上面的demo中，這些計算屬性工作表示一個Double值應該被當做一個特定的長度單位，即千米、米、厘米、毫米等。雖然它們被當做計算屬性來實現，但可以將這些屬性名稱通過.操作符放在浮點值的後面。Double類型的浮點值1.0表示“一米”，這也是為什麼.m計算屬性返回了該Double值本身。同樣，1米約等於3.28084寸(feet)，所以ft計算屬性轉換成"米"時候需要乘以3.28084。

這些屬性都是唯讀(read-only)的計算屬性，所以為了方便，在定義它們的時候只需要使用get關鍵字，不過為了簡潔和直觀，這個demo直接省略了get關鍵字。這些計算屬性的傳回值是Double類型，所以可以用在任何Double類型適用的地方進行數學計算，例如下面的代碼，

let aMarathon = 42.km + 195.mprint("A marathon is \(aMarathon) meters long")// Prints "A marathon is 42195.0 meters long"

注意：extension可以添加計算屬性，但是不能添加儲存屬性，也不能為當前屬性添加觀察者。 2.2 添加構造器 - initializers

extension可以為已經存在的類(class)添加便捷初始化方法。這樣你就可以對其他的類型進行擴充，以便該類型在初始化時可以接受你自訂的類型作為初始化的參數，這樣就為該類型添加了額外的初始化方法，在建立該類型的對象時提供了更多的選擇。

下面的例子定義了一個結構體類型Rect，它表示一個長方形幾何圖形；同樣我們定義了另外兩個結構體類型Size和Point，兩者的所有屬性都設定了0.0預設值。如下代碼所示，

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()}

因為結構體Rect為它所有屬性都提供了預設值，所以它自動擁有一個預設初始化方法和一個成員逐一(memberwise)初始化方法，我們可以使用這兩個初始化方法來建立Rect結構體的執行個體，如下代碼，

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

現在我們可以通過extension為結構體Rect添加一個額外的初始化方法，該初始化方法接受一個point和size作為參數，如下代碼，

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)    }}

這個自訂的初始化方法實現的邏輯並不複雜，首先它通過傳入的Point參數center和Size參數size計算出(originX, originY)，然後調用該結構體的逐一成員初始化方法，即init(origin:size:)，該初始化方法將origin和size參數儲存在對應的屬性中，如下代碼所示，

let centerRect = Rect(center: Point(x: 4.0, y: 4.0), size: Size(width: 3.0, height: 3.0))// centerRect's origin is (2.5, 2.5) and its size is (3.0, 3.0)

注意：如果你使用extension來添加初始化方法，你同樣需要保證該類型的初始化方法結束時，它的每一個屬性被完全的初始化了。 2.3.1 添加方法 - methods

跟OC的category類似，通過extension，可以為某一類型添加執行個體方法(instance method)和類型方法(type method)，如下代碼為Int類型添加了一個名為repetitions的執行個體方法，

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

新增的repetitions(task:)方法接受一個閉包()->Void作為參數，該閉包作為一個函數，並且該函數沒有入參和傳回值。

如下代碼所示，我們來進行一個簡單的測試，

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

2.3.2 添加突變方法 - mutating method

通過extension添加的執行個體方法同樣可以修改(modify)或突變(mutate)該執行個體本身，如果結構體和枚舉定義的方法想要改變自身或自身的屬性，那麼該執行個體方法必須被標記為突變(mutating)的。

下面的例子為Int類型添加了一個名為square的突變方法，它的作用是計算原始值的平方，如下代碼所示，

extension Int {    mutating func square() {        self = self * self    }}var someInt = 3someInt.square()// someInt is now 9

這裡針對mutating關鍵字再囉嗦一句，如果我們把mutating關鍵字刪除，則編譯器會報錯，只有mutating修飾的方法才能更改執行個體屬性和執行個體本身，mutating關鍵字與extension, protocol結合使用，可以用更簡潔的代碼實現更複雜的功能。筆者建議讀者搜尋資料，寫寫demo，加深印象和理解。 2.4 添加附屬指令碼 - subscripts

extension可以為某一個特定類型添加附屬指令碼subscript。那麼什麼是附屬指令碼呢。附屬指令碼可以定義在class, struct, enum中，可以認為是訪問對象，集合或序列的捷徑，不需要在調用執行個體的特定的賦值方法和存取方法。舉例來說，用附屬指令碼訪問一個Array執行個體中的元素可以寫為someArray[index]，訪問Dictionary執行個體中的元素可以寫為someDictionary[key]，讀者可能已經注意到，通過這種捷徑對siwft中Array和Dictionary元素進行訪問我們經常使用，所以可以推斷，swift已經預設幫開發人員實現了附屬指令碼的特性。

下面的例子為Int類型添加了整數下標的附屬指令碼，該附屬指令碼[n]返回該數字對應的十進位(decimal)的第n位的數字，當然計數方式從最右側開始，例如，123456789[0]返回9，而123456789[1]返回8，該方法的具體實現如下代碼所示，

extension Int {    subscript(digitIndex: Int) -> Int {        var decimalBase = 1        for _ in 0..<digitIndex {            decimalBase *= 10        }        return (self / decimalBase) % 10    }}746381295[0]// returns 5746381295[1]// returns 9746381295[2]// returns 2746381295[8]// returns 7

仔細分析一下subscript方法，實現的邏輯其實就是小學生的練習題，這裡不做贅述。

如果一個Int數字沒有足夠多的位元，那麼它會在最左邊添加0來補全，然後返回0給調用方，如下代碼，

746381295[9]// returns 0, as if you had requested:0746381295[9]

2.5 添加巢狀型別 - nested types

extension可以為類(class)、結構體(structure)和枚舉(enumation)添加巢狀型別，如下代碼，

extension Int {    enum Kind {        case negative, zero, positive    }    var kind: Kind {        switch self {        case 0:            return .zero        case let x where x > 0:            return .positive        default:            return .negative        }    }}

上面的demo為Int添加了嵌套的枚舉類型，這個枚舉名為Kind，用來表示一個數字是正數、複數還是0，之所以說是嵌套，是因為該枚舉定義在Int的extension內部。（這裡，我可能對嵌套的理解有誤，這段理解暫時保留，歡迎讀者指正。）

這個demo還為Int添加了一個計算屬性(computed property)，名為kind，針對數位值不同，分別返回.zero, .positive或.negative。

現在該嵌套的枚舉類型可以在任意的Int值中使用，如下代碼所示，

func printIntegerKinds(_ numbers: [Int]) {    for number in numbers {        switch number.kind {        case .negative:            print("- ", terminator: "")        case .zero:            print("0 ", terminator: "")        case .positive:            print("+ ", terminator: "")        }    }    print("")}printIntegerKinds([3, 19, -27, 0, -6, 0, 7])// Prints "+ + - 0 - 0 + "

上面的代碼簡單易懂，printIntegerKinds(_:)接受一個Int類型的數組，然後遍曆數組並判斷每個元素的kind來判斷數組元素的正、負還是0，代碼很簡單，不多做解釋。 3. 參考連結 apple documents - extensions siwft properties