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Swift 开发教程系列 - 第8章：协议与扩展

news 2024/11/6 17:43:35

Swift 中的协议（protocol）和扩展（extension）是用于构建灵活、可重用代码的重要工具。协议定义了实现某些功能所需的方法和属性，而扩展允许向已有类型添加新功能，使代码更加模块化。通过本章，你将学习如何使用协议和扩展来提高代码的可维护性和扩展性。

8.1 协议（Protocol）

协议定义了一组方法或属性，任何符合该协议的类型都必须实现这些方法或属性。协议适用于定义通用行为，并通过扩展实现不同类型的统一处理。

定义协议

protocol Describable {var description: String { get }func describe()
}struct Person: Describable {var name: Stringvar age: Intvar description: String {return "\(name), \(age) years old"}func describe() {print(description)}
}let john = Person(name: "John", age: 30)
john.describe()  // 输出："John, 30 years old"

在上例中，Describable 协议要求实现一个 description 属性和一个 describe() 方法，Person 结构体遵循该协议并实现了这些需求。

8.2 协议的继承与组合

协议可以继承其他协议，从而在单个协议中组合多个要求。一个类型可以遵循多个协议，使其具备更广泛的行为。

示例代码

protocol Identifiable {var id: String { get }
}protocol Nameable {var name: String { get }
}protocol Displayable: Identifiable, Nameable {func display()
}struct Product: Displayable {var id: Stringvar name: Stringfunc display() {print("Product ID: \(id), Name: \(name)")}
}let product = Product(id: "001", name: "Laptop")
product.display()  // 输出："Product ID: 001, Name: Laptop"

在上例中，Displayable 协议继承了 Identifiable 和 Nameable 协议，使 Product 类型具备 id、name 和 display() 的功能。

8.3 协议与类专用协议

在 Swift 中，协议可以被限制为仅供类（class）实现，方法是使用 AnyObject。这在需要引用语义（而非值语义）时非常有用。

示例代码

protocol DatabaseDelegate: AnyObject {func didFetchData()
}class DatabaseManager {weak var delegate: DatabaseDelegate?func fetchData() {// 模拟数据获取完成print("Data fetched from database")delegate?.didFetchData()}
}class ViewController: DatabaseDelegate {func didFetchData() {print("Data received in ViewController")}
}let manager = DatabaseManager()
let viewController = ViewController()
manager.delegate = viewController
manager.fetchData()
// 输出：
// "Data fetched from database"
// "Data received in ViewController"

在上例中，DatabaseDelegate 协议只能由类实现，通过弱引用（weak）避免了循环引用。

8.4 协议扩展

协议扩展允许为协议提供默认实现，符合协议的类型可以直接使用这些默认实现，而不需要实现协议中的每个方法。

示例代码

protocol Printable {var text: String { get }
}extension Printable {func printText() {print(text)}
}struct Document: Printable {var text: String
}let document = Document(text: "Hello, world!")
document.printText()  // 输出："Hello, world!"

在上例中，printText 的默认实现被添加到 Printable 协议中，因此 Document 类型无需显式实现该方法。

8.5 扩展（Extension）

扩展允许在不修改源代码的情况下向已有的类、结构体、枚举和协议添加新的功能。扩展可以添加方法、计算属性、下标（subscript）等。

示例代码

extension Int {var squared: Int {return self * self}func multiply(by value: Int) -> Int {return self * value}
}let number = 5
print(number.squared)         // 输出：25
print(number.multiply(by: 3)) // 输出：15

在上例中，Int 类型被扩展为具有 squared 属性和 multiply(by:) 方法。

8.6 使用协议和扩展提高代码复用性

通过协议和扩展，可以为多个类型提供通用功能。例如，可以定义一个 Resettable 协议，为不同类型提供重置功能，再用扩展提供默认实现。

示例代码

protocol Resettable {mutating func reset()
}extension Resettable {mutating func reset() {print("Default reset")}
}struct Counter: Resettable {var count = 0mutating func reset() {count = 0print("Counter reset to zero")}
}var counter = Counter(count: 10)
counter.reset()  // 输出："Counter reset to zero"