如何在Swift中创建一个生成器？

Question

我能在Swift中创建一个生成器吗？

利用迭代器，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，我想使用生成器而不是迭代器，因为我不想在每个next中存储我的序列的中间结果。

- macabeus

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你能再加点描述吗？（我没有给你投反对票。）虽然不理解Python，但知道它只是另一种语言，我搜索了一下Python的“生成器”是什么。现在我明白它只是一个简单的迭代循环...那么，（1）“yield”到底是什么？（2）你试图做什么 - 用通用的语言术语来说？ - user7014451

我使用Python编写代码，因为我不知道如何表达“yield”和“generator”。好吧...使用“yield”，您将返回调用生成器的表达式，并在循环结束时返回最后一个调用的yield。如果您不想在每个迭代器中存储中间结果，那么这非常有用-正是我的情况。无论如何，我编辑了我的问题。 - macabeus

Swift没有“yield”语句或协程，请参考https://stackoverflow.com/questions/43505101/swift-equivalent-of-unity3d-coroutines。 - Martin R

这里有一个使用线程的仿真示例：https://github.com/JadenGeller/Yield（我没有尝试过）。 - Martin R

我目前正在制定一个提案，旨在为Swift引入生成器的语法支持，并寻求对此的反馈。我在这里更详细地描述了它：https://gist.github.com/maxdesiatov/8ae5c0eb747cbda47e641a8e423a1e83 - Max Desiatov

Answer 1

理解生成器的工作原理（以及它们在Swift中为什么不那么重要）对于从Python转过来的人来说，一开始可能会很困难。

在Swift v2.1之前，有一个叫做GeneratorType的协议。这在Swift v3.0+中被重命名为IteratorProtocol。您可以符合此协议，以创建自己的对象，执行类似于Python中可以执行的即时计算。

更多信息可以在Apple文档中找到：IteratorProtocol IteratorProtocol页面上的一个简单示例：

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..."

然而，您需要考虑为什么要使用生成器：

Swift 自动执行称为“写时复制”的操作。这意味着，在 Swift 中，许多使用 Python 生成器来避免对象集合（数组、列表、字典等）的大量拷贝成本的情况是不必要的。通过使用使用写时复制的类型之一，您可以免费获得此功能。

Swift 中哪些值类型支持写时复制？

即使它不是集合的一部分，也可以使用包装器强制几乎任何对象进行写时复制：

如何创建具有写时复制语义的容器？

Swift 中的优化通常意味着您不需要编写生成器。如果确实需要（通常是因为数据重、科学计算），则可以按上述方式实现。

- WaterNotWords

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OP询问如何避免存储中间值；无论是写时复制还是您的迭代器协议示例，都无法避免存储中间值。（说到这一点，OP的原始Python代码也存储了中间值，但请参见我对OP问题的评论。） - max

Answer 2

沃尔特提供了很多好的信息，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，而不是构建自己的迭代器。Swift有很多现有的序列可以组合起来创建你想要的内容，而不需要维护自己的状态。因此，在你的例子中，你将会使用范围的迭代器：

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

这种类型的函数需要保持状态，这是它们本质的要求（即使在协程世界中也是如此）。不直接维护状态也可以，只需委托给更原始的类型。Swift有几十个内置迭代器可用于构建大多数可能需要的东西，并且任何迭代器都可以提升为AnyIterator以隐藏实现细节。如果您有一个足够自定义需要真正需要next()，那么是的，存储状态就是您的问题。必须有某种方式来处理它。但我发现这种情况非常罕见，并且经常暗示着过度设计。

- Rob Napier

Answer 3

基于您提供的代码和我所了解的生成器知识，您可以这样做：

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
        }
    }
}

然后无论您在何处使用它，都可以执行类似以下操作

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

- Malik

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正是我所需要的。 - Jako

Answer 4

我有一个类似于上面的解决方案，但是感觉更加“yield-y”。

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)")
}

- XmasRights