面试题：Swift 泛型约束与关联类型的深度理解

Question

解释 Swift 中泛型约束和关联类型的概念及区别。编写一个复杂的泛型函数，其中同时使用泛型约束和关联类型，实现对不同类型集合的特定操作，并处理类型安全问题。

Answer 1

泛型约束概念

泛型约束用于限制泛型类型参数必须符合特定的条件。比如可以限制类型参数必须是某个类的子类，或者必须遵循某个协议。通过泛型约束，可以确保在泛型代码中对类型参数进行的操作是有效的。例如，当我们希望一个泛型类型能够进行比较操作时，可以约束该泛型类型遵循 Equatable 协议。

关联类型概念

关联类型为协议中的某个类型提供一个占位符名称。协议的实现者可以指定实际的类型来替换这个占位符。关联类型通常用于定义一些需要在协议实现中具体确定类型的场景，比如在 Collection 协议中，Index 就是一个关联类型，不同的集合类型（如数组、字典）会有不同的索引类型。

区别

• 泛型约束：是对泛型类型参数的限制条件，在定义泛型函数或类型时指定，用于确保类型参数具有某些特性。
• 关联类型：主要在协议中使用，为协议中用到的类型提供一个抽象的名称，由协议的实现者来具体指定实际类型。

示例代码

// 定义一个协议，包含关联类型
protocol Container {
    associatedtype Item
    mutating func append(_ item: Item)
    var count: Int { get }
    subscript(i: Int) -> Item { get }
}

// 泛型函数，使用泛型约束和关联类型
func printContainer<T: Container>(_ container: inout T) where T.Item: CustomStringConvertible {
    for i in 0..<container.count {
        print(container[i])
    }
}

// 数组遵循 Container 协议
extension Array: Container {}

// 使用示例
var numbers: [Int] = [1, 2, 3]
printContainer(&numbers)

在上述代码中，Container 协议定义了关联类型 Item。printContainer 函数是一个泛型函数，它的类型参数 T 受限于 Container 协议，并且进一步约束了 T.Item 必须遵循 CustomStringConvertible 协议，这样就能确保在函数中可以安全地打印容器中的元素。