Swift標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)解析:Int

想著要寫(xiě)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)解析的系列文章菩鲜,卻有點(diǎn)不知道怎么入手惭蹂。

最開(kāi)始想的是按照官方文檔的順序?qū)懸槐榭瘢髞?lái)發(fā)現(xiàn)那樣寫(xiě)出來(lái)的跟我想要的文章不一樣萨醒。

然后想的是把Swfit標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的所有協(xié)議寫(xiě)一遍烧栋,附帶一些它的使用實(shí)例写妥。但是寫(xiě)了個(gè)Error的協(xié)議,感覺(jué)有點(diǎn)空洞审姓,不好理解珍特。

最終決定按常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)遵循的協(xié)議,及各協(xié)議繼承的結(jié)構(gòu)來(lái)寫(xiě)魔吐。然后這就是第一篇文章了扎筒。一個(gè)Int的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)比我們想的要復(fù)雜的多。

image.png

標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中酬姆,Int類型遵循了6個(gè)協(xié)議嗜桌,接下來(lái)我們從簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐一探討這些協(xié)議。

1. CustomPlaygroundQuickLookable

這個(gè)沒(méi)什么好說(shuō)的辞色,就是為了讓其支持Playground Quick Look骨宠。

2. SignedInteger

提供有符號(hào)性。也就是同時(shí)支持正數(shù)和負(fù)數(shù)相满。

3. CVarArg

對(duì)應(yīng)C語(yǔ)言中的va_list层亿,表示該類型可以作為可變參數(shù)。

我們使用者最常見(jiàn)到的樣子

int c_api (int n, ...)

對(duì)應(yīng)的方法定義為

int c_api (int, va_list arguments)

在Swift中的寫(xiě)法

func swiftAPI(_ x: Int, arguments: CVarArg...) -> Int {
    return withVaList(arguments) { c_api(x, $0) }
}

可以看va_list的源碼立美,其實(shí)就是一個(gè)通過(guò)固定偏移量棕所,來(lái)獲取所有參數(shù)的指針。

#ifdef _M_ALPHA
typedef struct {
  char *a0; /* pointer to first homed integer argument */
  int offset; /* byte offset of next parameter */
} va_list;
#else
typedef char * va_list;
#endif

4. CustomReflectable

對(duì)于任意類型悯辙,你都可以使用Mirror(reflect:)方法來(lái)創(chuàng)建一個(gè)反射,但是如果你對(duì)系統(tǒng)默認(rèn)生成的反射對(duì)象不滿意迎吵,你可以遵循該協(xié)議然后自定義一個(gè)躲撰。

下面是Apple的說(shuō)法
You can create a mirror for any type using the Mirror(reflect:) initializer, but if you are not satisfied with the mirror supplied for your type by default, you can make it conform to CustomReflectable and return a custom Mirror instance.

反射的具體作用可以看這篇文章。
Swift 反射 API 及用法

5. Hashable

在計(jì)算機(jī)的世界里击费,hash值用于快速定位和查找集合中對(duì)象拢蛋。

一個(gè)類型為了存儲(chǔ)在集合中,該類型必須是可hash的:該類型必須提供一種方法計(jì)算它的哈希值蔫巩,hashInt類型谆棱,相等的對(duì)象hash必須相同快压。

Swift的所有基本類型(如StringInt垃瞧,Double蔫劣,Bool)默認(rèn)是可hash的,可以作為集合的值或者字典的鍵个从。沒(méi)有關(guān)聯(lián)值的枚舉成員值默認(rèn)也是hash的脉幢。

自身實(shí)現(xiàn)hashValue是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程,自定義對(duì)象實(shí)現(xiàn)hashValue的時(shí)候可通過(guò)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的hashValue嗦锐,使用適當(dāng)?shù)奈贿\(yùn)算來(lái)橋接實(shí)現(xiàn)嫌松。

Hashable繼承自Equatable,所以遵守Hashable時(shí)奕污,需要實(shí)現(xiàn)Equatable==方法萎羔。

例如:

class Person: Hashable {
  var name        = ""
  var age         = 0

  var hashValue: Int {
      return name.hashValue ^ age.hashValue
  }
}
func == (m1:Person, m2:Person)  -> Bool {
  return m1.name == m2.name && m1.age == m2.age
}

6. FixedWidthInteger

BinaryInteger協(xié)議和LosslessStringConvertible協(xié)議的基礎(chǔ)上,添加了字節(jié)的改變碳默、位運(yùn)算贾陷、捕捉溢出或者是訪問(wèn)最大最小值等功能。也就是各種二進(jìn)制的操作腻窒。

遵循這個(gè)協(xié)議昵宇,一個(gè)整數(shù)類型,除了取反(負(fù)數(shù))的功能儿子,就全部有了瓦哎。

  • LosslessStringConvertible

    繼承自:CustomStringConvertible,可以用字符串表示的類型柔逼。
    加了一個(gè)Lossless關(guān)鍵字蒋譬,表示可以從字符串無(wú)損轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的類型。
  • BinaryInteger

image.png

其父協(xié)議為以下四種:

1. CustomStringConvertible

通過(guò)字符串類型進(jìn)行初始化愉适。

2. Numeric

提供最基本的雙目運(yùn)算功能犯助,+-维咸、*剂买、+=-=癌蓖、*=瞬哼。
其父協(xié)議之一是Equatable,也就是具備判斷相等的功能租副。
另一個(gè)父協(xié)議ExpressibleByIntegerLiteral坐慰,表示可以直接通過(guò)Integer(整數(shù))來(lái)進(jìn)行初始化。
也就是說(shuō)遵守這個(gè)協(xié)議用僧,就可以做最基本的整數(shù)類型初始化结胀,及加減乘除赞咙。

3. Hashable

支持hash能力。

4. Strideable

連續(xù)的糟港,一維的攀操,可以被抵消和測(cè)量。
它的父協(xié)議是Comparable着逐,Comparable的父協(xié)議是Equatable崔赌。
所以這個(gè)協(xié)議是表示:值是連續(xù)的,可以判斷是否相等耸别,可以判斷大小健芭,可以進(jìn)行+1-1這種操作的值秀姐,可用...表示范圍慈迈。也就是線性的值。


所以BinaryInteger協(xié)議在支持上述四種協(xié)議功能的同時(shí)省有,提供的是數(shù)字類型之間的四種轉(zhuǎn)換功能痒留。

1. Range-Checked Conversion (檢查范圍的轉(zhuǎn)換)

方法:init(_:)
說(shuō)明:檢查邊界,小數(shù)轉(zhuǎn)整數(shù)直接省略小數(shù)蠢沿。超過(guò)范圍的會(huì)直接報(bào)運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤伸头。

let x: Int = 500
let z = Int8(x)
// Error: 過(guò)界
  
let e = Int8(127.75)
// e == 127
2. Exact Conversion (精確的轉(zhuǎn)換)

方法:init?(exactly:)
說(shuō)明:轉(zhuǎn)換結(jié)果為可空類型,超過(guò)邊界會(huì)返回nil舷蟀,沒(méi)超過(guò)會(huì)返回Optional類型的數(shù)值恤磷,小數(shù)轉(zhuǎn)整數(shù)時(shí),如果小數(shù)位不是0野宜,則返回nil扫步。

 let x = Int16(exactly: 500)
 // x == Optional(500)

 let y = Int8(exactly: 500)
 // y == nil

 let e = Int8(exactly: 23.0)       // integral value, representable
 // e == Optional(23)

 let f = Int8(exactly: 23.75)      // fractional value, representable
 // f == nil
3. Clamping Conversion (區(qū)域轉(zhuǎn)換)

方法:init(clamping:)
說(shuō)明:轉(zhuǎn)換的結(jié)果為目標(biāo)類型的最大值和最小值之間。大于最大值就返回最大值匈子,小于最小值就返回最小值河胎。

 let x = Int16(clamping: 500)
 // x == 500

 let y = Int8(clamping: 500)
 // y == 127

 let z = UInt8(clamping: -500)
 // z == 0
4. Bit Pattern Conversion(位模式轉(zhuǎn)換)

方法:init(truncatingIfNeeded:)
說(shuō)明:
正數(shù)之間的轉(zhuǎn)換,大的類型轉(zhuǎn)換成小的類型虎敦,會(huì)直接截掉(二進(jìn)制位上的截扔卧馈)多余的部分;小的類型轉(zhuǎn)換成大的類型其徙,會(huì)在前面添加0占位吭历。

正數(shù)的擴(kuò)展,結(jié)果用0占位擂橘。負(fù)數(shù)的擴(kuò)展,結(jié)果用1占位摩骨。

 let q: Int16 = 850
 // q == 0b00000011_01010010

 let r = Int8(truncatingIfNeeded: q)      // truncate 'q' to fit in 8 bits
 // r == 82
 //   == 0b01010010

 let s = Int16(truncatingIfNeeded: r)     // extend 'r' to fill 16 bits
 // s == 82
 //   == 0b00000000_01010010

 let t: Int8 = -100
 // t == -100
 // t's binary representation == 0b10011100

 let u = UInt8(truncatingIfNeeded: t)
 // u == 156
 // u's binary representation == 0b10011100

 let v = Int16(truncatingIfNeeded: t)
 // v == -100
 // v's binary representation == 0b11111111_10011100

 let w = UInt16(truncatingIfNeeded: t)
 // w == 65436
 // w's binary representation == 0b11111111_10011100
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