斯威夫特的数字协议

我在新加坡iOS Conf的Jesse Squires演讲中，他讨论了Swift的数字类型和协议。 这让我想起了SE-0104（面向协议的整数），现在该实现是在Swift 4中进行的，认为现在是仔细研究的好时机。

让我们从每个人喜欢的整数类型Int的协议层次结构开始：

与标准库中的大多数类型一样， Int符合很多协议！ 从头到尾， Numeric是基本协议之一。 所有不同大小的整数类型（ UInt ， Int8等）以及浮点类型（ Float ， Double等）都符合Numeric 。

数值，从0x00开始

您可以在Integers.swift.gyb中遵循标准库源代码，尽管照常，所有相关代码都将在下面内联。

这是开始的协议声明：

 public protocol Numeric : Equatable, ExpressibleByIntegerLiteral { 

这里有另外两个符合性：

• Equatable增加了对==运算符的支持。
• ExpressibleByIntegerLiteral允许使用let a: Int = 42这样的代码let a: Int = 42其中42是上述的“整数文字”。

这意味着所有数字类型都可以使用整数文字进行初始化，但不能使用浮点文字进行初始化。 这段代码可以：

 let someFloat: Float = 42 // ✅ 

但这不行：

 let someInt: Int = 4.2 // 🙅 

您将在特定的浮点类型中遇到ExpressibleByFloatLiteral协议，但不会在一般的Numeric类型级别上遇到。

初始化

该协议具有一个必需的初始化程序：

 init?(exactly source: T) 

这是一个失败的初始化程序，参数标签中的“完全”应该告诉您原因：如果尝试使用超出其可容纳范围的值初始化实例，则初始化程序将返回nil ：

 let ok = Int8(exactly: 10) // 10 
 let tooBig = Int8(exactly: 300) // nil 

还要注意对源类型的约束：它必须符合BinaryInteger 。 BinaryInteger符合Numeric因此对于像Numeric这样的“父”协议来说，需要一种符合像BinaryInteger这样的“子”协议的BinaryInteger来构造自身似乎有点怪异。 这里发生了什么？

表示与使用

关于BinaryInteger和Numeric这两种协议的BinaryInteger快速BinaryInteger 。

根据标题文档， BinaryInteger就是它在BinaryInteger上说的：“一个具有二进制表示形式的整数类型”。 对于许多程序员而言，这是非常熟悉的，因为我们一直使用以位为单位的整数。

另一方面， Numeric与表示无关，与用法无关。 该协议“为标量值的算术提供了合适的基础”。

好，然后回到算术。 🤓

大小

Magnitude是数字的绝对值，因此42.magnitude和-42.magnitude都是42 。

 associatedtype Magnitude : Comparable, Numeric 
 var magnitude: Magnitude { get } 

magnitude计算的属性必须是Numeric并且也是Comparable 。 这意味着一个数字本身不必具有可比性，但其大小却可以。

当您查看诸如Int之类的类型的具体实现时，您会看到它使用magnitude进行一些算术，计算数字之间的距离等。

算术

我们已经达到了我们最喜欢的算术运算：加法！

 static func + (_ lhs: Self, _ rhs: Self) -> Self 
 static func +=(_ lhs: inout Self, rhs: Self) 

第一个加法函数采用两个值并产生和。 第二个是变异版本，其中“左侧”自变量（ a += 10中的a += 10 ）被变异。

在您自己的数字类型中，至少应提供变异运算符的实现。

如果您已经编码了符合Equatable类型，那么您会记得需要为==提供实现，然后免费获得!= 。

同样，通常的模式是用+=定义+ 。 例如，具体标准库类型UInt16中+的实现使用+= ：

 // Inside the UInt16 implementation 
 public static func +(_ lhs: UInt16, _ rhs: UInt16) -> UInt16 { 
 var lhs = lhs 
 lhs += rhs 
 return lhs 
 } 

最后， Numeric协议还要求运算符进行减法和乘法运算：

 static func - (_ lhs: Self, _ rhs: Self) -> Self 
 static func -=(_ lhs: inout Self, rhs: Self) 

 static func * (_ lhs: Self, _ rhs: Self) -> Self 
 static func *=(_ lhs: inout Self, rhs: Self) 

在应为自己的符合类型提供变异版本的地方，也适用相同的准则。

没说的事情

具体数字类型的作用远远超出了此协议中此处定义的范围。 正如您从本文顶部的图中所看到的，有很多协议组合在一起，使某些事情像Swift整数一样复杂。

就是说，我们只介绍了Numeric ，只看了我们习惯于使用数值类型的所有功能的一部分。 缺少什么大的东西？

• 除法 -我们已经看到了加法，减法和乘法运算，但是缺少的算术族成员是什么？ 除法在BinaryInteger和FloatingPoint协议中分别定义。
  协议中的功能定义相同，但规格略有不同：整数除法会丢弃其余部分，而浮点除法则遵循IEEE-754规则。
• 浮点运算 -您看到了符合Numeric类型如何也是ExpressibleByIntegerLiteral但不能用float文字表达。 整数可以直接转换为浮点数，但是从浮点数转换为整数时，您需要考虑舍入。 此舍入如何工作？ 对于Numeric这超出了范围。
• 可比 —同样，这是在BinaryInteger和FloatingPoint协议级别上发现的，除了您之前看到的magnitude属性。 这两个协议都符合Strideable ，这反过来又意味着Comparable 。

结束括号

Numeric协议提供了数值类型的基础：

• 用整数值初始化
• 平等的
• 简单算术
• 确定其潜在价值的量级概念

除了上一节中列出的缺失内容外，该协议对存储也没有意见。 请记住， Numeric是关于数字的用途 ，而其他协议（例如BinaryInteger则是关于表示形式以及如何存储值的。

准备建立自己的自定义vigesimal数值类型了吗？ 😉

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