13: 喬喬 Erasure

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又是歡樂的一集!今天聊起 #weakself挑戰賽的 Type Erasure 與 Opaque Return Type。不過,怎麼某人的聲音到後半段就 erased 了!?

開場

我恨 PAT

  • PAT 指的是 Protocol with Associated Type,如下:
// 有 associatedtype 的 protocol
public protocol IteratorProtocol {
  associatedtype Element
  mutating func next() -> Element?
}

// 有 Self 的 protocol, Hashable 的 Self 來自所繼承的 Equatable
public protocol Hashable: Equatable {
  var hashValue: Int { get }
  func hash(into hasher: inout Hasher)
  func _rawHashValue(seed: Int) -> Int
}

public protocol Equatable {
  static func == (lhs: Self, rhs: Self) -> Bool
}

你是忘記還是害怕想起?

compile error

// 以下寫法都會被 compiler 抱怨

// 有 Self
func generateDictionaryKey() -> Hashable {
  return 8
}

// 有 associatedtype
func getIterator() -> IteratorProtocol {
    return ["1", "2", "3"].makeIterator()
}
 
  • PAT 三不能:
    • 不能做為變數型別用
    • 不能做為 function 的 return
    • 不能放在 Collection 裡

Type Erasure 為何而生

PAT 難搞的地方有兩種:

  1. Self 的 Protocol:Hashable
  2. associatedtype 的 Protocol:IteratorProtocol

對應的做法:

  • AnyHashable:黑魔法 C++
  • AnyHashable 有興趣請右轉
  • AnyIterator 用 generic struct 解決,如下:
// 利用 init with closure 來自動代入 `Element` 真實的型別,而不是直接用 <某型別> 的方式來指定
// 先宣告一個 generic struct
struct MyAnyIterator<Element> {
    // 內部使用的 Box ,裡面就是把 closure 存起來,本身也滿足  IteratorProtocol
    private class AnyIteratorBox<Element>: IteratorProtocol {
        typealias Base = () -> Element?
        private var _base: Base

        init(_ base: @escaping Base) {
            self._base = base
        }

        func next() -> Element? {
            return _base()
        }
    }

    // 把 closure 包起來的 box ( 簡單一點也可讓 box 就是個 closure type 直接存 closure)
    private let box: AnyIteratorBox<Element>
    init(_ body: @escaping () -> Element?) {
        self.box = AnyIteratorBox(body)
    }
}

// 再讓本身滿足 IteratorProtocol
extension MyAnyIterator: IteratorProtocol {
    mutating func next() -> Element? {
        return box.next()
    }
}

// Fibonacci iterator
// 可以看到我們仍然要在外部定義好 closure 與它的 return type 來決定 Element
var state = (0, 1)
var myIterator = MyAnyIterator { () -> Int in
    let upcomingNumber = state.0
    state = (state.1, state.0 + state.1)
    return upcomingNumber
}

// Xcode 按 option + 左鍵會看到 myIterator 是 MyAnyIterator<Int>
print(myIterator.next()) // 0
print(myIterator.next()) // 1
print(myIterator.next()) // 1
print(myIterator.next()) // 2
print(myIterator.next()) // 3
print(myIterator.next()) // 5

Opaque Return Type

  • weakself 的中文名稱是個 Opaque Type (Caller 決定 generic 是什麼)
  • Opaque Return Type 則由 Callee 決定 generic 是什麼
  • 避免 generiception
public typealias LazyCompactMapCollection<Elements, ElementOfResult>
  -> <C: Collection> C where C.Element == ElementOfResult
  = LazyMapSequence<LazyFilterSequence<LazyMapSequence<Elements, ElementOfResult?>>, ElementOfResult>
  • 也是對於 Type Erasure 的一種根本性解決手法
// 想像以下 function 定義在某一個 module 裡,外部無法決定 Element 是什麼
// 此 func 你可以呼叫但裡面實作看不到
func getIterator() -> some IteratorProtocol {
    var state = (0, 1)
    return MyAnyIterator { () -> Int in
        let upcomingNumber = state.0
        state = (state.1, state.0 + state.1)
        return upcomingNumber
    }
}

// 以下是我們在外部呼叫,在外面呼叫的人只知道它是 some IteratorProtocol
// 從 Xcode 的提示只知道 someIterator 型別是 `some IteratorProtocol`
var someIterator = getIterator()

print(someIterator.next())
print(someIterator.next())
print(someIterator.next())
print(someIterator.next())
print(someIterator.next())
print(someIterator.next())
 

那第三個問題,不能把 PAT 放入 collection 呢?

抱歉,還無法🤷‍♂️

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集結弱弱的我,也可以組成強大的社群。三個在 iOS 開發圈打滾的台灣工程師,專為 Apple & iOS 開發者而製作的 Podcast。主持人一三波肥喬喬。內容涵蓋了 iOS 與 Apple 開發圈的新知討論、踩坑經驗、人物採訪、社群活動、職場生活。

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