Swift：在PAT上实现动态调度（具有关联类型的协议）

面向协议的编程功能强大而强大，我们对此毫无疑问！ 但是，Swift仍然还不够完善（至少在撰写本文时），我今天要谈论的Swift的缺点之一是在使用PAT（关联类型的协议）时无法执行动态调度以及如何解决此缺陷并使PAT支持动态调度。

什么是PAT？

关联类型是未知类型的占位符，而PAT是具有一个或多个关联类型要求的协议。

如下所示的Animal协议是PAT的示例。

如果您想了解有关PAT的更多信息，建议您阅读NatashaTheRobot的这篇很棒的文章。

什么是动态调度？

动态调度是选择在运行时调用哪种多态操作（方法或函数）的实现的过程。 —维基百科

下面的示例代码演示了如何使用协议（没有关联的类型）实现动态调度。

上面的代码将生成两行输出：

 我的老虎在丛林中行走。 
 我的牛在农场里散步。 

这表明walk()函数调用已动态分配给所需的具体类型实现。

PAT的缺点

为了演示PAT的缺点，让我们在Animal协议中添加一个相关的类型要求FoodType 。 我们还将在Animal协议中引入eat(food: FoodType)功能要求。

如果将上面的示例代码粘贴到Xcode游乐场，则会出现如下所示的错误。

  错误：协议“动物”只能用作一般约束，因为它具有“自我”或相关类型要求 

这是什么意思？ 基本上，这意味着如果我们的Animal协议包含一个或多个相关的类型要求，就不能再将Animal协议用作类型。

但为什么？？？ 😢

让我们看一下下面的代码片段。

从逻辑上讲，我们可以说上面的代码是正确的，因为我们将Meat喂给Tiger ，将Grass类喂给Cow 。 但是，编译器无法知道我们是否将正确的FoodType类型传递给eat函数。 myTiger和myTiger都是Animal类型，因此编译器不知道哪个是Cow类型，哪个是Tiger类型。 这种歧义解释了为什么编译器阻止我们使用Animal作为类型。 因此，在这种情况下无法进行动态调度。

解决方法💡

要解决此问题，我们将使用一种称为类型擦除的技术来隐藏类型内的动态调度。 要了解有关类型擦除的更多信息，这是gwendolyn weston的精彩演讲，您不可错过！

回到我们的解决方法，我们将要做的是停止使用Animal协议作为类型，并引入另一个新的具体类型来帮助我们执行动态调度。 在这里，我们将命名新的具体类型AnyAnimal ，它是一个符合Animal协议的枚举。

上面的代码是很容易解释的，您可以想象AnyAnimal枚举是一个调度程序，负责调度对所需Animal具体类型的函数调用。

请注意，此处没有强制使AnyAnimal符合Animal协议，但是这样做可以降低代码的健壮性。 想象一下将来将新功能需求添加到Animal协议的情况，如果我们忘记更新AnyAnimal协议，则会触发编译错误。 如果我们不遵守Animal协议，则不会触发任何错误。

说够了！ 让我们看一下正在运行的AnyAnimal枚举…

在上面的代码片段中，我们使用AnyAnimal代替Animal作为我们的animalArray元素类型。 这样我们就可以避免使用Animal作为类型，从而避免我们先前遇到的错误。

接下来，让我们看一下通过枚举animalArray每个元素得到的输出。

 我的老虎在丛林中行走。 
 我的老虎吃肉 
 我的牛在农场里散步。 
 我的牛吃草 

我们可以看到， AnyAnimal枚举正在正确调度对期望的Animal具体类型的walk()和eat(food: FoodType)函数调用。 🎉

如果您想在Xcode游乐场中试用代码，则可以在此处获取完整的示例代码。

结论

本文中的解决方法可能并不理想，因为它包含许多样板代码，并且我们将不得不手动处理所有调度逻辑。 但是，直到有Swift支持存在的一天，枚举和类型擦除可能是我们可以用来在PAT上完成动态分配的最佳工具。

[更新]：2017年10月24日

感谢Hacker News用户的建议，我们实际上可以通过将AnyAnimal枚举更改为通用结构来对其进行改进。

使用上述通用结构， 当我们添加符合 Animal 协议 的新类时， 无需 每次都手动 更新 AnyAnimal 。 👏👏👏

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