Swift編程語言中文教程（二十）：Swift擴展（Extensions）

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本頁包含內容：

• 擴展語法
• 計算型屬性
• 構造器
• 方法
• 下標
• 嵌套類型

擴展就是向一個已有的類、結構體或枚舉類型添加新功能（functionality）。這包括在沒有權限獲取原始源代碼的情況下擴展類型的能力（即逆向建模）。擴展和 Objective-C 中的分類（categories）類似。（不過與Objective-C不同的是，Swift 的擴展沒有名字。）

Swift 中的擴展可以：

• 添加計算型屬性和計算靜態屬性
• 定義實例方法和類型方法
• 提供新的構造器
• 定義下標
• 定義和使用新的嵌套類型
• 使一個已有類型符合某個協議

注意：
如果你定義了一個擴展向一個已有類型添加新功能，那么這個新功能對該類型的所有已有實例中都是可用的，即使它們是在你的這個擴展的前面定義的。

擴展語法（Extension Syntax）

聲明一個擴展使用關鍵字extension：

extension SomeType {
    // 加到SomeType的新功能寫到這里
}

一個擴展可以擴展一個已有類型，使其能夠適配一個或多個協議（protocol）。當這種情況發生時，協議的名字應該完全按照類或結構體的名字的方式進行書寫：

extension SomeType: SomeProtocol, AnotherProctocol {
    // 協議實現寫到這里
}

按照這種方式添加的協議遵循者（protocol conformance）被稱之為擴展中添加協議遵循者

計算型屬性（Computed Properties）

擴展可以向已有類型添加計算型實例屬性和計算型類型屬性。下面的例子向 Swift 的內建Double類型添加了5個計算型實例屬性，從而提供與距離單位協作的基本支持。

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

這些計算屬性表達的含義是把一個Double型的值看作是某單位下的長度值。即使它們被實現為計算型屬性，但這些屬性仍可以接一個帶有dot語法的浮點型字面值，而這恰恰是使用這些浮點型字面量實現距離轉換的方式。

在上述例子中，一個Double型的值1.0被用來表示“1米”。這就是為什么m計算型屬性返回self——表達式1.m被認為是計算1.0的Double值。

其它單位則需要一些轉換來表示在米下測量的值。1千米等于1,000米，所以km計算型屬性要把值乘以1_000.00來轉化成單位米下的數值。類似地，1米有3.28024英尺，所以ft計算型屬性要把對應的Double值除以3.28024來實現英尺到米的單位換算。

這些屬性是只讀的計算型屬性，所有從簡考慮它們不用get關鍵字表示。它們的返回值是Double型，而且可以用于所有接受Double的數學計算中：

let aMarathon = 42.km + 195.m
println("A marathon is \(aMarathon) meters long")
// 打印輸出："A marathon is 42495.0 meters long"

注意：
擴展可以添加新的計算屬性，但是不可以添加存儲屬性，也不可以向已有屬性添加屬性觀測器(property observers)。

構造器（Initializers）

擴展可以向已有類型添加新的構造器。這可以讓你擴展其它類型，將你自己的定制類型作為構造器參數，或者提供該類型的原始實現中沒有包含的額外初始化選項。

擴展能向類中添加新的便利構造器，但是它們不能向類中添加新的指定構造器或析構函數。指定構造器和析構函數必須總是由原始的類實現來提供。

注意：
如果你使用擴展向一個值類型添加一個構造器，該構造器向所有的存儲屬性提供默認值，而且沒有定義任何定制構造器（custom initializers），那么對于來自你的擴展構造器中的值類型，你可以調用默認構造器(default initializers)和逐一成員構造器(memberwise initializers)。
正如在值類型的構造器授權中描述的，如果你已經把構造器寫成值類型原始實現的一部分，上述規則不再適用。

下面的例子定義了一個用于描述幾何矩形的定制結構體Rect。這個例子同時定義了兩個輔助結構體Size和Point，它們都把0.0作為所有屬性的默認值：

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()
}

因為結構體Rect提供了其所有屬性的默認值，所以正如默認構造器中描述的，它可以自動接受一個默認的構造器和一個成員級構造器。這些構造器可以用于構造新的Rect實例：

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

你可以提供一個額外的使用特殊中心點和大小的構造器來擴展Rect結構體：

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)
    }
}

這個新的構造器首先根據提供的center和size值計算一個合適的原點。然后調用該結構體自動的成員構造器init(origin:size:)，該構造器將新的原點和大小存到了合適的屬性中：

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

注意：
如果你使用擴展提供了一個新的構造器，你依舊有責任保證構造過程能夠讓所有實例完全初始化。

方法（Methods）

擴展可以向已有類型添加新的實例方法和類型方法。下面的例子向Int類型添加一個名為repetitions的新實例方法：

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

這個repetitions方法使用了一個() -> ()類型的單參數（single argument），表明函數沒有參數而且沒有返回值。

定義該擴展之后，你就可以對任意整數調用repetitions方法,實現的功能則是多次執行某任務：

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

可以使用 trailing 閉包使調用更加簡潔：

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

修改實例方法（Mutating Instance Methods）

通過擴展添加的實例方法也可以修改該實例本身。結構體和枚舉類型中修改self或其屬性的方法必須將該實例方法標注為mutating，正如來自原始實現的修改方法一樣。

下面的例子向Swift的Int類型添加了一個新的名為square的修改方法，來實現一個原始值的平方計算：

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

下標（Subscripts）

擴展可以向一個已有類型添加新下標。這個例子向Swift內建類型Int添加了一個整型下標。該下標[n]返回十進制數字從右向左數的第n個數字

• 123456789[0]返回9
• 123456789[1]返回8

...等等

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

如果該Int值沒有足夠的位數，即下標越界，那么上述實現的下標會返回0，因為它會在數字左邊自動補0：

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

嵌套類型（Nested Types）

擴展可以向已有的類、結構體和枚舉添加新的嵌套類型：

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
        }
    }
}

該例子向Character添加了新的嵌套枚舉。這個名為Kind的枚舉表示特定字符的類型。具體來說，就是表示一個標準的拉丁腳本中的字符是元音還是輔音（不考慮口語和地方變種），或者是其它類型。

這個類子還向Character添加了一個新的計算實例屬性，即kind，用來返回合適的Kind枚舉成員。

現在，這個嵌套枚舉可以和一個Character值聯合使用了：

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

函數printLetterKinds的輸入是一個String值并對其字符進行迭代。在每次迭代過程中，考慮當前字符的kind計算屬性，并打印出合適的類別描述。所以printLetterKinds就可以用來打印一個完整單詞中所有字母的類型，正如上述單詞"hello"所展示的。

注意：
由于已知character.kind是Character.Kind型，所以Character.Kind中的所有成員值都可以使用switch語句里的形式簡寫，比如使用 .Vowel代替Character.Kind.Vowel