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Swift 中 associatedtype 的用法详解

article 2025/3/17 16:31:09

前言

1.什么是associatedtype

2.associatedtype 的作用

1.让协议支持泛型

2.让协议支持不同的数据类型

3.结合 where 关键字限制类型

4.什么时候使用 associatedtype

5.总结

前言

在 Swift 语言中，泛型（Generics）是一个非常强大的特性，它允许我们编写灵活且可复用的代码。而当我们在 协议（Protocol） 中需要使用泛型时，associatedtype 就派上了用场。

本文将详细介绍 associatedtype 的作用、使用场景，并通过代码示例帮助大家更好地理解它的使用方式。

1.什么是associatedtype

在 Swift 的协议中，我们无法直接使用泛型 <T>，但可以使用 associatedtype 关键字来声明一个占位类型，让协议在不确定具体类型的情况下仍然能够正常使用。

associiatedtype的语法如下：

protocol SomeProtocol {
    associatedtype SomeType
    func doSomething(with value: SomeType)
}

associatedtype SomeType：声明一个占位类型 SomeType，但不指定具体类型。
func doSomething(with value: SomeType)：SomeType 由实现该协议的类型决定。

这样，任何遵循 SomeProtocol 的类型都可以自定义 SomeType 为任何符合需求的类型，从而提高协议的通用性。

2.associatedtype 的作用

1.让协议支持泛型

假设我们想设计一个容器（Container）协议，让它能够存储不同类型的元素，如果不用 associatedtype，我们可能会写成：

protocol Container {
    func append(_ item: Int)
    func getItem(at index: Int) -> Int
}

这个协议只能存储 Int 类型的元素，缺乏灵活性。

而使用 associatedtype，可以让它支持任意类型：

protocol Container {
    associatedtype Item
    func append(_ item: Item)
    func getItem(at index: Int) -> Item
}

现在，我们可以创建不同类型的容器：

struct IntContainer: Container {
    typealias Item = Int  // 指定 Item 为 Int 类型
    private var items: [Int] = []
    
    func append(_ item: Int) {
        items.append(item)
    }

    func getItem(at index: Int) -> Int {
        return items[index]
    }
}

struct StringContainer: Container {
    typealias Item = String  // 指定 Item 为 String 类型
    private var items: [String] = []
    
    func append(_ item: String) {
        items.append(item)
    }

    func getItem(at index: Int) -> String {
        return items[index]
    }
}

这样 IntContainer 和 StringContainer 都遵循 Container 协议，但它们的 Item 类型不同，提高了代码的通用性。

2.让协议支持不同的数据类型

假设我们要设计一个**栈（Stack）**数据结构，它应该支持不同的数据类型，比如 Int、String 等：

protocol StackProtocol {
    associatedtype Element
    mutating func push(_ item: Element)
    mutating func pop() -> Element?
}

不同的数据类型可以实现这个协议：

struct IntStack: StackProtocol {
    typealias Element = Int
    private var stack: [Int] = []

    mutating func push(_ item: Int) {
        stack.append(item)
    }

    mutating func pop() -> Int? {
        return stack.popLast()
    }
}

struct StringStack: StackProtocol {
    typealias Element = String
    private var stack: [String] = []

    mutating func push(_ item: String) {
        stack.append(item)
    }

    mutating func pop() -> String? {
        return stack.popLast()
    }
}

IntStack 和 StringStack 都遵循 StackProtocol，但 Element 类型可以不同！

3.结合 where 关键字限制类型

有时候，我们希望 associatedtype 只能是某种类型的子类或实现了某个协议。可以使用 where 关键字进行类型约束：

protocol Summable {
    associatedtype Number: Numeric  // 限定 Number 必须是 Numeric 协议的子类型
    func sum(a: Number, b: Number) -> Number
}

实现 Summable 协议：

struct IntegerAdder: Summable {
    func sum(a: Int, b: Int) -> Int {
        return a + b
    }
}

struct DoubleAdder: Summable {
    func sum(a: Double, b: Double) -> Double {
        return a + b
    }
}

这里 Number 只能是 Int、Double 之类的 Numeric 类型，保证了类型安全。

3.associatedtype 与泛型的区别

比较项	associatedtype（协议中的泛型）	普通泛型 <T>
适用范围	只能用于协议	可用于类、结构体、函数
作用	让协议支持不确定的类型，由实现者决定具体类型	让类型/函数支持泛型
例子	protocol Container { associatedtype Item }	struct Stack<T> {}
限制	只能用于协议，不能直接实例化	适用于所有类型