Swift Numerics开源库：让Swift更适合数值计算-InfoQ

苹果的工程师 Steve Cannon 说，Swift Numerics是一个新的 Swift 开源库，它试图填补 Swift 标准库（Standard Library）的空白。目前，它包含两个模块，分别用于实数和复杂的数学计算，但是在它的路线图上有更多的内容。

按照目前的决策，Swift Numerics 依然保持在其自身的包中，而不是位于标准库中，这主要是因为编译器的一些限制，这些限制阻碍了新 API 的实现，因为实现的方式必须要满足 Swift 对跨语言版本源代码稳定性的承诺。尽管如此，并不排除 Swift Numerics 将来可能会转移到标准库的可能性。无需多言，只有那些足够通用的特性才能考虑加入到标准库之中。

Swift Numerics 是一个模块化的库，这意味着我们可以只导入所需的模块。例如，如下展现了如何只导入Complex模块：

import Complex

复制代码

另外，我们还可以按照这些写法导入整个 Numerics API：

import Numerics

复制代码

Real模块定义了三个协议：ElementaryFunctions、RealFunctions和Real，Cannon 说，最后一个是其中最重要的。

Real描述了一个浮点类型，它提供了完整的数字函数集，比如exp、log、cos、pow等等。其强大之处在于，借助它，我们可以编写通用的代码，这些代码能够无缝地集成到 Swift 未来会添加的新浮点类型中，比如Float16或Float128。上文提到的另外两个协议用于分区（partition）函数，它们可以很容易地扩展至比实数更通用的数字字段，或者扩展至非实数字段。后者包括像exp2和exp10、gamma、logGamma等众多的函数。

Complex数字构建在Real之上：

public struct Complex&lt;RealType&gt; where RealType: Real {  ...}

复制代码

借助简单直接的语法，我们可以针对复杂数字进行基本的计算操作：

import Complex// 声明一个复杂数字：let z: Complex&lt;Double&gt; = 2 + 3 * .iprint(z)           // (2.0, 3.0)print(z.real)      // 2.0print(z.imaginary) // 3.0let w = Complex&lt;Double&gt;(1, -2.5)let zz = z + zzlet p = z * Complex(0, 2.5)

复制代码

据 Cannon 所言，与 C 代码相比，Swift Numerics 提供了更好的性能。这主要是由于对 0 和 NaN 的处理进行了简化。虽然 C（和 c++）倾向于区分不同类型的 0 和 NaNs，但是 Swift Numerics 倾向于丢失一些信息来简化代码，这减少了程序员保持安全性和正确性的开销，并带来了显著的速度优化。

最后值得一提的是，Swift Numerics 依然处于活跃的开发之中，未来会加入更多的类型，包括 Float16(https://github.com/apple/swift-numerics/issues/8)、超过 64 位的固定宽度的整数、表示多维同构数据的ShapedArray 协议等。

原文链接：

Swift Numerics Aims to Make Swift Suitable for Numerical Computing

Swift Numerics开源库：让Swift更适合数值计算

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