前言
Swift 其实比 Objective-C 复杂很多,相对于出生于上世纪 80 年代的 Objective-C 来说,Swift 融入了大量新特性。这也使得我们学习掌握这门语言变得相对来说更加困难。不过一切都是值得的,Swift 相比 Objective-C,写出来的程序更安全、更简洁,最终能够提高我们的工作效率和质量。
Swift 相关的学习资料已经很多,我想从另外一个角度来介绍它的一些特性,我把这个角度叫做「烧脑体操」。什么意思呢?就是我们专门挑一些比较费脑子的语言细节来学习。通过「烧脑」地思考,来达到对 Swift 语言的更加深入的理解。
这是本体操的第三节,练习前请做好准备运动,保持头脑清醒。
准备运动:基础知识
在上一节里面,我们其实已经涉及到了高阶函数了。在 Wikipedia 中,是这么定义高阶函数(higher-order function)的,如果一个函数:
- 接受一个或多个函数当作参数
- 把一个函数当作返回值
那么这个函数就被称作高阶函数。下面是一个简单的排序的例子,在这个例子中,传进去的参数就是一个函数:
let numbers = [1, 4, 2, 3] let res = numbers.sort { $0 < $1 }
Trailing Closure Syntax
上面的代码看着不像是函数作为参数存在,这是因为 Swift 的 Trailing Closure 特性。Swift 允许当函数的最后一个参数是闭包的时候,以紧跟 { }
的形式,将最后一个闭包的内容附加在函数后面。
所以,以下两行代码是等价的:
// 正常写法,函数是作为 sort 的参数 arr.sort({ $0 < $1 }) // Trailing Closure 写法,更简洁明了 arr.sort { $0 < $1 }
常见用法示例
高阶函数在 Swift 语言中有大量的使用场景,我们先来看一看常见的用法:
遍历
我们可以用 map
方法来对数组元素进行某种规则的转换,例如:
let arr = [1, 2, 4] // arr = [1, 2, 4] let brr = arr.map { "No." + String($0) } // brr = ["No.1", "No.2", "No.4"]
求和
我们可以用 reduce
方法,来对数组元素进行某种规则的求和(不一定是加和)。
let arr = [1, 2, 4] // arr = [1, 2, 4] let brr = arr.reduce(0) { (prevSum: Int, element: Int) in return prevSum + element } // brr = 7 let crr = arr.reduce("") { if $0 == "" { return String($1) } else { return $0 + " " + String($1) } } // crr = "1 2 4"
筛选
我们可以利用 filter
方法,来对数组元素进行某种规则的过滤,例如:
let arr = [1, 2, 4] // arr = [1, 2, 4] let brr = arr.filter { $0 % 2 == 0 } // brr = [2, 4]
遍历
即使是以前最简单的遍历,我们也可以用高阶函数的写法,将遍历需要的操作,以函数参数的形式传入 forEach
方法中,例如:
let arr = [1, 2, 4] arr.forEach { print($0) }
烧脑体操
下面我们来看看高阶函数一些比较烧脑的细节。
用高阶函数来隐藏私有变量
高阶函数使得代码逻辑可以用函数为主体来进行封装,下面我将详细解释一下这句话。
在面向对象的世界里,逻辑存在的基本单元是对象,每个对象代表着一个最小可复用模块。在对象的内部,由高内聚的成员变量和成员函数构成。这些函数相互调用,并且操作对象的内部成员变量,最终对外产生可预期的行为。
但是利用高阶函数,我们可以同样做到与对象类似的,高内聚的成员变量和成员函数,下面我就举一个具体的例子。
下面的代码中,我们用类的方式,实现了一个 Clock
类, Clock
类实现了一个 getCount
方法,每次调用的时候返回的值+1
。为了测试代码,我们定义了两个实例 c1 和 c2,它们都可以正常输出预期的值。
class Clock { var count: Int = 0 func getCount() -> Int { return ++count; } } let c1 = Clock() c1.getCount() // 得到 1 c1.getCount() // 得到 2 let c2 = Clock() c2.getCount() // 得到 1
那么接下来,我们用高阶函数的方式,来做一下同样的事情。我们先看代码:
func getClock() -> () -> Int { var count: Int = 0 let getCount = { () -> Int in ++count; } return getCount } let c1 = getClock() c1() // 得到 1 c1() // 得到 2 let c2 = getClock() c2() // 得到 1
在上面的代码中,我们这里定义了一个 getClock
函数,这个函数可以返回一个 getCount
函数。然后,不太一样的地方是,这个 getCount
函数持有了一个外部的变量 count
。于是,这个函数也变得有了状态(或者你也可以说它有了 Side Effect)。每次调用这个函数的时候,返回的值都会变化。
另一方面,因为count
变量是 getClock
这个高阶函数的内部变量,所以它并没有像全局变量一样使得封装性被打破。getClock
函数仍然可以看作一个高内部的可复用模块,并且对外隐藏了实现细节。
所以,Swift 语言的高阶函数以及闭包可以 capture 外部变量的特性,使得代码逻辑可以以函数作为主体来进行封装,这将使得我们的代码组织更加灵活。
当然,如果滥用,这也会造成代码组织变得更加混乱。
面试题
另一个烧脑的故事是来自于一个朋友的面试题。在面试中,面试官要求他用数组的 reduce
方法实现 map
的功能。
这个题目实在是非常蛋疼,不过用来烧脑倒是不错,大家感兴趣的话可以先想想,再翻下面的参考答案。
let arr = [1, 3, 2] let res = arr.reduce([]) { (a: [Int], element: Int) -> [Int] in var t = Array(a) t.append(element * 2) return t } // res = [2, 6, 4]
不过说回来,虽然这道题目有些奇怪,但是它确实考查了对于高阶函数灵活使用以及对 reduce
方法的理解。大家还可以试试这些题目:
- 问题一:用
reduce
方法找出数组中的最大值。 - 问题二:用
reduce
方法一次求出数组中奇数的和、以及偶数乘积。
以下代码是刚刚问题二的参考答案:
let arr = [1, 3, 2, 4] let res: (Int, Int) = arr.reduce((0, 1)) { (a :(Int, Int), element: Int) -> (Int, Int) in if element % 2 == 0 { return (a.0, a.1 * element) } else { return (a.0 + element, a.1) } } // res = (4, 8)
高阶函数另一个魔力就是可以链式调用,大家可以尝试这么一道题目:求一个数组中偶数的平方和。
以下是参考答案:
let arr = [1, 3, 2, 4] let res = arr.filter { $0 % 2 == 1 }.map { $0 * $0 }.reduce(0) { $0 + $1 }
总结
总结一下本次烧脑锻炼到的脑细胞:
- 学习了 Swift 语言中的一些使用高阶函数的示例,包括
map
,reduce
,filter
等。 - 学习了利用高阶函数来构造以函数为主体的功能模块。
- 练习了一些奇怪的面试题。
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