Objective C范型

黄文臣 2018-11-26 10:31:39 875

范型

范型编程是一种程序语言设计范式,它允许程序员在使用强类型的语言编写代码的时候,延迟确定具体的类型。

以Swift代码为例,假如有一个需求是要交换两个int,很容易写出类似代码

func swapTwoInts(_ a: inout Int, _ b: inout Int) {
    let temporaryA = a
    a = b
    b = temporaryA
}

然后,又来了个需求,交换两个double,

func swapTwoDoubles(_ a: inout Double, _ b: inout Double) {
    let temporaryA = a
    a = b
    b = temporaryA
}

于是,有一种类型,就需要Copy/Paste一遍。有一天交换的逻辑要更改,你会发现一下子需要改许多地方。

范型完美的解决了这个问题,使用范型编写的代码,不需要指定具体的类型,而是使用占位符

func swapTwoValues<T>(_ a: inout T, _ b: inout T) {
    let temporaryA = a
    a = b
    b = temporaryA
}

Objective C 范型

Objective C支持轻量级的范型。在编写自定义的范型类之前,我们先来看看Cocoa Touch的集合类(NSArray,NSDictionary,NSSet)对于范型的支持。

首先创建一个数组,这个数组只应该用来存储字符串:

NSMutableArray * array = [[NSMutableArray alloc] init];
[array addObject:@"1"];
//误加了一个非字符串类型进去
[array addObject:@(0)];

这时候,对数组中元素进行遍历,Crash:

[array enumerateObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
    NSInteger length = [obj length];
}];

Terminating app due to uncaught exception ‘NSInvalidArgumentException’, reason: ‘-[__NSCFNumber length]: unrecognized selector sent to instance 0xb000000000000002’

如果编译器能帮助我们来确保加入数组中的元素都是String就好了

范型可以帮助我们解决这个问题:

//创建一个保存字符串的数组
NSMutableArray<NSString *> * array = [[NSMutableArray alloc] init];
[array addObject:@"1"];
[array addObject:@(0)];

往这个数组里加入非字符串类型的对象时,编译器会给出警告:

同样的,NSDictionary和NSSet也支持范型:

NSDictionary<NSString *, NSNumber *> * dic;
NSSet<NSString *> * set;

范型与Swift

由于Swift是一个强类型的语言,这样的一个数组

@property (strongnonatomicnullableNSArray * contents;

在Swift中访问时候的类型是:

var contents: [Any]?

如果使用范型,那么编译器就能够推断出具体类型了:

var contents: [String]?

写一个范型类型

自定义一个范型类型很简单,和其他语言类似,在声明类的时候声明占位符即可:

声明一个Box容器,用来存储一个值:

Box.h

@interface Box<ObjectType> : NSObject
@property (nonatomicreadonly) ObjectType value;
- (void)seal:(ObjectType)value;
@end

Box.m

@interface Box()

@property (strongnonatomicid value;

@end

@implementation Box

- (void)seal:(id)value{
    _value = value;
}

@end

接着,我们就可以这样使用,

Box<NSString *> * box = [[Box<NSString *> alloc] init];
[box seal:@"1234"];
[box seal:@(1)];//Warning

同时还可以看到XCode自动推断出了参数的具体类型



关于Objective C范型的几点说明:

  • 在头文件的类声明中添加占位符ObjectType,但是不同于Swift,Objective C往往会使用显而易见的名称占位符

  • 在.m文件中无法使用范型占位符,用id类型替代即可。


约束

类似于Swift,Objective 也可以为范型增加轻量级的约束,比如要求ObjectType实现NSCopying协议:

@interface Box<ObjectType:id<NSCopying>> : NSObject

那么,只有实现NSCopying的类型才能够通过编译:

//Error
Box<NSObject *> * box1 = [[Box<NSObject *> alloc] init];
//Work
Box<NSString *> * box2 = [[Box<NSString *> alloc] init];

当然,也可以约束ObjectType继承某些类:

//Error
Box<NSObject *> * box1 = [[Box<NSObject *> alloc] init];
//Work
Box<NSString *> * box2 = [[Box<NSString *> alloc] init];
//Work
Box<NSMutableString *> * box3 = [[Box<NSMutableString *> alloc] init];

逆变与协变

在开始这部分之前,我们先来聊聊软件设计模式的六大原则之一:里氏替换原则

里氏替换原则指出:子类对象能够替换父类对象而使用。

举例:

@interface Person : NSObject

- (NSString *)name;

@end

@interface MalePerson

@end

根据里氏替换原则,这样的代码是可以工作的

Person * leo = [[Male alloc] init];
NSLog(@"%@",leo.name);

接着,回到范型,我们来看看刚刚的自定义范型类Box:

@interface Box<ObjectType> : NSObject
- (void)seal:(ObjectType)value;
@end

创建一个ViewBox和LabelBox,并且把LabelBox赋值给ViewBox

Box<UIView *> * viewBox = [[Box alloc] init];
Box<UILabel *> * labelBox = [[Box alloc] init];
viewBox = labelBox;

这时候编译器会给出警告

这看似合理,又不合理。

  • 合理是因为两个Box中容纳的类型不一样,赋值的时候类型检查不通过。

  • 不合理是因为根据里氏替换原则,一个容纳UILabel的Box,那么也应该是一个容纳UIView的Box。

协变

协变由关键字__covariant声明。一个协变类型的范型占位符,如果变量A的占位符类型是子类,那么可以把它赋值给占位符类型是父类的B。

也就是说,通过协变,我们能够解决:一个容纳UILabel的Box,那么也应该是一个容纳UIView的Box

@interface Box<__covariant ObjectType> : NSObject
@end
Box<UIView *> * viewBox = [[Box alloc] init];
Box<UILabel *> * labelBox = [[Box alloc] init];
//子类赋值给父类
viewBox = labelBox;

协变常常用于容器类型,像系统的NSArray,NSDictionary,NSSet都采用了协变:

@interface NSArray<__covariant ObjectType> : NSObject
@interface NSDictionary<__covariant KeyType__covariant ObjectType> : NSObject
@interface NSSet<__covariant ObjectType> : NSObject

逆变

逆变(__contravariant),一个逆变类型的范型占位符,如果变量A的占位符类型是父类,那么可以把它赋值给占位符类型是子类的B。

  • 逆变侧重行为。

举个例子:

//用来解析字符串中的数字
@interface StringPaser<__contravariant ObjectType:NSString *> : NSObject

- (NSString *)paseNumber;

@end


那么以下代码则不会有编译器警告

StringPaser<NSString *> * stringPaser = [[StringPaser alloc] init];
StringPaser<NSMutableString *> * mutableStringPaser = [[StringPaser alloc] init];
//父类赋值给子类
mutableStringPaser = stringPaser;


  • 逆变要求父类和子类能够提供同样的行为,所以通过父类的接口创建的范型类,可以用来处理子类。


范型方法

Objective C对于范型占位符只能声明在类名中,所以往往为了让某些类支持范型,我们需要额外再写一个类:

比如,对数组中的元素进行map:

//通过Category的方式来添加范型函数是无法正常工作的
@interface NSArray<ObjectType> (Map)

//编译器找不到ResultType
- (NSArray<ResultType> *)map:(ResultType(^)(ObjectType obj))block;

@end

新建一个类,通过把占位符写入到类声明中,然后再写范型方法

@interface NSArrayMapper<ObjectType,ResultType>: NSObject

+ (NSArray<ResultType> *)mapArray:(NSArray<ObjectType> *)input
                            block:(ResultType(^)(ObjectType obj))block;

@end

@implementation NSArrayMapper

+ (NSArray *)mapArray:(NSArray *)input
           block:(id(^)(id obj))block{
    NSMutableArray * result = [[NSMutableArray alloc] init];
    [input enumerateObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
        [result addObject:block(obj)];
    }];
    return [NSArray arrayWithArray:result];
}
@end


接着,我么就可以这么使用:

NSArray<NSNumber *> * numbers = @[@(1),@(2),@(3)];
NSArray * strings = [NSArrayMapper<NSNumber *,NSString *> mapArray:numbers
                                                             block:^NSString *(NSNumber *obj) {
                                                                 return [obj stringValue];
                                                             }];

并且,开发的时候,XCode会为我们自动补全:

总结

范型是一种强大的编程范式,虽然Objective C只支持轻量级的范型,但是仍然能够为我们在设计接口的时候提供更多选择。

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作者:黄文臣 

原文:https://blog.csdn.net/Hello_Hwc/article/details/78994822