如何在 Swift 中创建生成器？

Question

我可以在 Swift 中创建一个生成器吗？

使用迭代器，我需要存储中间结果，例如：

struct Countdown: IteratorProtocol, Sequence {

    private var value = 0

    init(start: Int) {
        self.value = start
    }

    mutating func next() -> Int? {
        let nextNumber = value - 1
        if nextNumber < 0 {
            return nil
        }

        value -= 1

        return nextNumber
    }
}

for i in Countdown(start: 3) {
    print(i)
} // print 1 2 3

在这个例子中，我需要存储value。

在我的情况下，我想使用 generator 而不是迭代器，因为我不想将序列的中间结果存储在每个 next 中。

Answer 1

Walter 提供了很多很好的信息，通常你不应该在 Swift 中这样做，但即使你想要一个迭代器，正确的方法是使用组合，而不是构建你自己的。 Swift 有很多现有的序列，可以组合它们来创建你想要的东西，而无需维护你自己的状态。因此，在您的示例中，您将不同于范围的迭代器：

struct Countdown: Sequence {

    private var value = 0

    init(start: Int) {
        self.value = start
    }

    func makeIterator() -> AnyIterator<Int> {
        return AnyIterator((0..<value).reversed().makeIterator())
    }
}

for i in Countdown(start: 3) {
    print(i)
} // print 1 2 3

有些东西必须保持状态；这就是这些函数的本质（即使在有协程的世界中）。不直接维护也可以；只是委托给更原始的类型。 Swift 有几十个内置迭代器，您可以使用它们来构建您可能需要的大多数东西，并且可以将任何迭代器提升到 AnyIterator 以隐藏实现细节。如果您有足够自定义的东西，它确实需要next()，那么是的，存储状态是您的问题。必须做点什么。但我发现这一切都极为罕见，并且经常在出现时建议过度设计。

Answer 2

了解生成器的工作原理（以及为什么它们在 swift 中不那么重要）起初很难从 Python 中获得。

在 Swift v2.1 之前，有一个称为 GeneratorType 的协议。这在 Swift v3.0+ 中被重命名为 IteratorProtocol。您可以遵循此协议来创建自己的对象，这些对象执行类似于 Python 中可以完成的即时计算。

更多信息可以在 Apple 文档中找到：IteratorProtocol

IteratorProtocol 页面中的一个简单示例：

struct CountdownIterator: IteratorProtocol {
    let countdown: Countdown
    var times = 0

    init(_ countdown: Countdown) {
        self.countdown = countdown
    }

    mutating func next() -> Int? {
        let nextNumber = countdown.start - times
        guard nextNumber > 0
            else { return nil }

        times += 1
        return nextNumber
    }
}

let threeTwoOne = Countdown(start: 3)
for count in threeTwoOne {
    print("\(count)...")
}
// Prints "3..."
// Prints "2..."
// Prints "1..."

但是，您需要考虑为什么要使用生成器：

Swift 会自动执行“写入时复制”的操作。这意味着许多使用 Python 生成器来避免对象集合（数组、列表、字典等）的大量复制成本的情况在 Swift 中是不必要的。您可以使用其中一种使用写时复制的类型免费获得此功能。

Which value types in Swift supports copy-on-write?

也可以使用包装器强制几乎所有对象在写入时复制，即使它不是集合的一部分：

How can I make a container with copy-on-write semantics?

swift 中的优化通常意味着您不必编写生成器。如果您确实需要（通常是因为数据量大、科学计算），则可以如上所述。

Answer 3

我有一个类似于上面的解决方案，但对它有一点“屈服”的感觉。

struct Countdown
{
    static func generator(withStart: Int) -> () -> Int?
    {
        var start = withStart + 1
        return {
            start = start - 1
            return start > 0 ? start : nil
        }
    }
}

let countdown = Countdown.generator(withStart: 5)

while let i = countdown()
{
    print ("\(i)")
}

Answer 4

根据你提供的代码和我对生成器的一点了解，你可以做类似的事情

struct Countdown {
    private var _start = 0
    private var _value = 0

    init(value: Int) {
        _value = value
    }

    mutating func getNext() -> Int? {
        let current = _start
        _start += 1
        if current <= _value {
            return current
        } else {
            return nil
        }
    }
}

然后无论你想在哪里使用它，你都可以做类似的事情

var counter = Countdown(value: 5)
while let value = counter.getNext() {
    print(value)
}