本系列的最後一篇文章，我們來了解一下 Swift 4.1 的最後一個重要特性，它也和泛型相關：關聯類型的遞歸約束。該特性解決了 Swift 泛型中的一大尷尬，關聯類型無法遞歸定義。
1. Sequence 的關聯類型
Swift 4.1 之前，我們是這樣約束 Sequence 的 SubSequence 關聯類型的：用註釋。
protocol Sequence {
// SubSequences themselves must be Sequences...
associatedtype SubSequence
// The subsequence conforms to Sequence...
func dropFirst(_ n: Int) -> Self.SubSequence
}
在 Swift 4.1 之前，如果 Sequence 的關聯類型 SubSequence 定義成 SubSequence : Sequence 這樣的遞歸形式，就會報以下錯誤：
Type may not reference itself as a requirement，這就造成了實際的類型約束只能寫成註釋，而且需要在類型使用的地方都寫明註釋，叮囑大家需要遵循的規範。
Swift 4.1 對關聯類型的遞歸約束做了正式的支持，於是乎 Sequence 的 SubSequence 可以遞歸定義了，Sequence 的關聯類型完整定義如下：
protocol Sequence {
associatedtype Element
associatedtype Iterator : IteratorProtocol
where Iterator.Element == Element
associatedtype SubSequence : Sequence = AnySequence<Element>
where Element == SubSequence.Element,
SubSequence.SubSequence == SubSequence
// ...
}
在上面代碼中，我們看到了3個關聯類型，並且看到了一系列的約束，梳理如下：
-
Iterator關聯類型約束了它必須是個IteratorProtocol， -
Iterator關聯類型約束了它的Element跟Sequence的Element必須一致，建立起了關聯類型間的連接。 -
SubSequence關聯類型約束了它必須是個Sequence，這裏形成了關聯類型的約束的遞歸定義，也就是本文所提及的 Swift 4.1 的新特性。 -
SubSequence關聯類型約束了它的Element跟Sequence的Element一致。 -
SubSequence.Iterator.Element關聯類型，由於上述約束以及遞歸定義，自動和之前所提及的所有Element保持了一致，因此無需顯式申明。 -
SubSequence.SubSequence與SubSequence是同一個類型。 -
SubSequence的默認類型推斷是AnySequence，這就意味着AnySequence<Element>滿足所有對SubSequence的要求，特別值得注意的是它對於上一條約束的滿足：AnySequence的dropFirst方法的返回值類型必須是AnySequence。還有個值得一提的例子是：Array的SubSequence是ArraySlice，它也滿足上述特徵。
新特性介紹完了，接下來是一些衍生的相關知識。
2. 打造一個 DummySequence
好不容易做好了關聯類型的遞歸約束，試試看實現一個 struct DummySequence : Sequence 吧， 越簡單越好，只求編譯通過，你會怎麼做呢？
希望茫茫多的 Sequence 的方法沒有嚇着你，多虧了有默認實現，只要技巧正確，那麼大多數的方法我們的 DummySequence 不需要實現。我的參考答案如下：
struct DummySequence<Element>: Sequence {
typealias Iterator = AnyIterator<Element>
typealias SubSequence = AnySequence<Element>
func makeIterator() -> AnyIterator<Element> {
return AnyIterator<Element> { return nil }
}
}
其實還有優化空間，兩處的 typealias 也都可以刪除，只剩下 makeIterator。第一處可以刪除，是因爲後續的makeIterator可以推導出此處的類型；第二處也可以刪除，是因爲 AnySequence<Element> 就是不指定時的默認選擇類型。
3. Why AnySequence?
說到這裏，希望 AnySequence 已經引起了你足夠的好奇，標準庫中不會隨隨便便指定一個類型爲默認類型的。但是AnySequence 不是一個新的特性，對於瞭解 AnySequence 的前世今生的同學，本文已經結束了。對於不太瞭解的同學，我們一起來繼續學習，我想先舉一個簡單的例子。
protocol List {
associatedtype Element
func element(at index: Int) -> Element?
}
struct IntArrayList: List {
func element(at index: Int) -> Int? {
return nil
}
}
struct IntLinkedList: List {
func element(at index: Int) -> Int? {
return nil
}
}
struct DoubleLinkedList: List {
func element(at index: Int) -> Double? {
return nil
}
}
上述是個足夠簡化的仿造示例，對於這個例子，我想寫出以下的代碼，如何定義intLists呢？
for l in intLists {
_ = l.element(at: 0)
}
似乎很簡單，這樣不就行了？
// compile error
let intLists = [IntArrayList(), IntLinkedList()]
這樣寫的同學已經得到了編譯錯誤，似乎明確指定類型就可以了？
// compile error
let intLists: [List] = [IntArrayList(), IntLinkedList()]
// compile error
let intLists2: [List<Int>] = [IntArrayList(), IntLinkedList()]
依然是編譯錯誤，看過新特性第一篇的同學或許已經想到了些什麼。是的，List不是泛型類型，僅僅是泛型約束。這時候就要出動 Type eraser 技術了。 代碼如下：
struct AnyList<Element>: List {
private let elementFunc: (Int) -> Element?
init<L>(_ base: L) where Element == L.Element, L : List {
elementFunc = base.element(at:)
}
func element(at index: Int) -> Element? {
return elementFunc(index)
}
}
它是一個包裝類型 (Wrapper)，所以它還有個名字叫做 Type-erased wrapper，在我看來它有兩個作用：
- 幫助隱藏具體類型
- 用通用的泛型類型表達泛型約束
於是我們的問題解決：
// 編譯通過
let intLists = [AnyList(IntArrayList()),AnyList(IntLinkedList())]
for l in intLists {
_ = l.element(at: 0)
}
// 預期中的編譯不過
let mixedLists = [AnyList(IntLinkedList()), AnyList(DoubleLinkedList())]
在 Swift 標準庫中，有許多 Type eraser，例如：AnySequence、AnyIterator、AnyHashable 等等，希望上面已經用AnyList已經闡明瞭它們的設計初衷。
小結
在本文中，我們討論了：
- 什麼是關聯類型的遞歸約束
- 關聯類型的遞歸約束在 Sequence 上的應用
- 如何實現一個最簡單的 Sequence 類型
- 什麼是Type Eraser，爲什麼要設計 AnySequence。
至此，Swift 4.1 的主要新特性介紹完畢了，回顧一下，所有的特性其實都與泛型相關，希望大家有所收穫。預告下番外篇：向 Swift 4.1 遷移。
Swift 4.1 新特性系列文章
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