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极客学院团队出品 · 更新于 2018-11-28 11:00:42

扩展(Extensions)

扩展就是向一个已有的类、结构体或枚举类型添加新功能(functionality)。这包括在没有权限获取原始源代码的情况下扩展类型的能力(即逆向建模)。扩展和 Objective-C 中的分类(categories)类似。(不过与Objective-C不同的是,Swift 的扩展没有名字。)

Swift 中的扩展可以:

  • 添加计算型属性和计算静态属性
  • 定义实例方法和类型方法
  • 提供新的构造器
  • 定义下标
  • 定义和使用新的嵌套类型
  • 使一个已有类型符合某个协议

注意:
如果你定义了一个扩展向一个已有类型添加新功能,那么这个新功能对该类型的所有已有实例中都是可用的,即使它们是在你的这个扩展的前面定义的。

扩展语法(Extension Syntax)

声明一个扩展使用关键字extension

    extension SomeType {
        // 加到SomeType的新功能写到这里
    }

一个扩展可以扩展一个已有类型,使其能够适配一个或多个协议(protocol)。当这种情况发生时,协议的名字应该完全按照类或结构体的名字的方式进行书写:

    extension SomeType: SomeProtocol, AnotherProctocol {
        // 协议实现写到这里
    }

按照这种方式添加的协议遵循者(protocol conformance)被称之为在扩展中添加协议遵循者

计算型属性(Computed Properties)

扩展可以向已有类型添加计算型实例属性和计算型类型属性。下面的例子向 Swift 的内建Double类型添加了5个计算型实例属性,从而提供与距离单位协作的基本支持。

    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")
    // 打印输出:"One inch is 0.0254 meters"
    let threeFeet = 3.ft
    println("Three feet is \(threeFeet) meters")
    // 打印输出:"Three feet is 0.914399970739201 meters"

这些计算属性表达的含义是把一个Double型的值看作是某单位下的长度值。即使它们被实现为计算型属性,但这些属性仍可以接一个带有dot语法的浮点型字面值,而这恰恰是使用这些浮点型字面量实现距离转换的方式。

在上述例子中,一个Double型的值1.0被用来表示“1米”。这就是为什么m计算型属性返回self——表达式1.m被认为是计算1.0Double值。

其它单位则需要一些转换来表示在米下测量的值。1千米等于1,000米,所以km计算型属性要把值乘以1_000.00来转化成单位米下的数值。类似地,1米有3.28024英尺,所以ft计算型属性要把对应的Double值除以3.28024来实现英尺到米的单位换算。

这些属性是只读的计算型属性,所有从简考虑它们不用get关键字表示。它们的返回值是Double型,而且可以用于所有接受Double的数学计算中:

    let aMarathon = 42.km + 195.m
    println("A marathon is \(aMarathon) meters long")
    // 打印输出:"A marathon is 42195.0 meters long"

注意:
扩展可以添加新的计算属性,但是不可以添加存储属性,也不可以向已有属性添加属性观测器(property observers)。

构造器(Initializers)

扩展可以向已有类型添加新的构造器。这可以让你扩展其它类型,将你自己的定制类型作为构造器参数,或者提供该类型的原始实现中没有包含的额外初始化选项。

扩展能向类中添加新的便利构造器,但是它们不能向类中添加新的指定构造器或析构函数。指定构造器和析构函数必须总是由原始的类实现来提供。

注意:
如果你使用扩展向一个值类型添加一个构造器,在该值类型已经向所有的存储属性提供默认值,而且没有定义任何定制构造器(custom initializers)时,你可以在值类型的扩展构造器中调用默认构造器(default initializers)和逐一成员构造器(memberwise initializers)。

正如在值类型的构造器代理中描述的,如果你已经把构造器写成值类型原始实现的一部分,上述规则不再适用。

下面的例子定义了一个用于描述几何矩形的定制结构体Rect。这个例子同时定义了两个辅助结构体SizePoint,它们都把0.0作为所有属性的默认值:

    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()
    }

因为结构体Rect提供了其所有属性的默认值,所以正如默认构造器中描述的,它可以自动接受一个默认的构造器和一个成员级构造器。这些构造器可以用于构造新的Rect实例:

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

你可以提供一个额外的使用特殊中心点和大小的构造器来扩展Rect结构体:

    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)
        }
    }

这个新的构造器首先根据提供的centersize值计算一个合适的原点。然后调用该结构体自动的成员构造器init(origin:size:),该构造器将新的原点和大小存到了合适的属性中:

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

注意:
如果你使用扩展提供了一个新的构造器,你依旧有责任保证构造过程能够让所有实例完全初始化。

方法(Methods)

扩展可以向已有类型添加新的实例方法和类型方法。下面的例子向Int类型添加一个名为repetitions的新实例方法:

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

这个repetitions方法使用了一个() -> ()类型的单参数(single argument),表明函数没有参数而且没有返回值。

定义该扩展之后,你就可以对任意整数调用repetitions方法,实现的功能则是多次执行某任务:

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

可以使用 trailing 闭包使调用更加简洁:

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

修改实例方法(Mutating Instance Methods)

通过扩展添加的实例方法也可以修改该实例本身。结构体和枚举类型中修改self或其属性的方法必须将该实例方法标注为mutating,正如来自原始实现的修改方法一样。

下面的例子向Swift的Int类型添加了一个新的名为square的修改方法,来实现一个原始值的平方计算:

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

下标(Subscripts)

扩展可以向一个已有类型添加新下标。这个例子向Swift内建类型Int添加了一个整型下标。该下标[n]返回十进制数字从右向左数的第n个数字

  • 123456789[0]返回9
  • 123456789[1]返回8

...等等

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

如果该Int值没有足够的位数,即下标越界,那么上述实现的下标会返回0,因为它会在数字左边自动补0:

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

嵌套类型(Nested Types)

扩展可以向已有的类、结构体和枚举添加新的嵌套类型:

    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
            }
        }
    }

该例子向Character添加了新的嵌套枚举。这个名为Kind的枚举表示特定字符的类型。具体来说,就是表示一个标准的拉丁脚本中的字符是元音还是辅音(不考虑口语和地方变种),或者是其它类型。

这个例子还向Character添加了一个新的计算实例属性,即kind,用来返回合适的Kind枚举成员。

现在,这个嵌套枚举可以和一个Character值联合使用了:

    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

函数printLetterKinds的输入是一个String值并对其字符进行迭代。在每次迭代过程中,考虑当前字符的kind计算属性,并打印出合适的类别描述。所以printLetterKinds就可以用来打印一个完整单词中所有字母的类型,正如上述单词"hello"所展示的。

注意:
由于已知character.kindCharacter.Kind型,所以Character.Kind中的所有成员值都可以使用switch语句里的形式简写,比如使用 .Vowel代替Character.Kind.Vowel