Xcode 7新的特性Lightweight Generics 轻量级泛型与__kindof修饰符

Lightweight Generics 轻量级泛型,轻量是因为这是个纯编译器的语法支持(llvm 7.0),和 Nullability 一样,没有借助任何 objc runtime 的升级,也就是说,这个新语法在 Xcode 7 上可以使用且完全向下兼容(更低的 iOS 版本)

带泛型的容器

这无疑是本次最重大的改进,有了泛型后终于可以指定容器类中对象的类型了:

NSArray<NSString *> *strings = @[@"sun", @"yuan"];
NSDictionary<NSString *, NSNumber *> *mapping = @{@"a": @1, @"b": @2};

返回值的 id 被替换成具体的类型后,令人感动的代码提示也出来了:

假如向泛型容器中加入错误的对象,编译器会不开心的:

系统中常用的一系列容器类型都增加了泛型支持,甚至连 NSEnumerator 都支持了,这是非常 Nice 的改进。和 Nullability 一样,我认为最大的意义还是丰富了接口描述信息,对比下面两种写法:

@property (readonly) NSArray *imageURLs;
@property (readonly) NSArray<NSURL *> *imageURLs;

不用多想就清楚下面的数组中存的是什么,避免了 NSString 和 NSURL 的混乱。

自定义泛型类

比起使用系统的泛型容器,更好玩的是自定义一个泛型类,目前这里还没什么文档,但拦不住我们写测试代码,假设我们要自定义一个 Stack 容器类:

@interface Stack<ObjectType> : NSObject
- (void)pushObject:(ObjectType)object;
- (ObjectType)popObject;
@property (nonatomic, readonly) NSArray<ObjectType> *allObjects;
@end

这个 ObjectType 是传入类型的 placeholder,它只能在 @interface 上定义(类声明、类扩展、Category),如果你喜欢用 T 表示也 ok,这个类型在 @interface 和 @end 区间的作用域有效,可以把它作为入参、出参、甚至内部 NSArray 属性的泛型类型,应该说一切都是符合预期的。我们还可以给 ObjectType 增加类型限制,比如:

// 只接受 NSNumber * 的泛型
@interface Stack<ObjectType: NSNumber *> : NSObject
// 只接受满足 NSCopying 协议的泛型
@interface Stack<ObjectType: id<NSCopying>> : NSObject

若什么都不加,表示接受任意类型 ( id );当类型不满足时编译器将产生 error。 实例化一个 Stack,一切工作正常:

对于多参数的泛型,用逗号隔开,其他都一样,可以参考 NSDictionary 的头文件。

协变性和逆变性

当类支持泛型后,它们的 Type 发生了变化,比如下面三个对象看上去都是 Stack,但实际上属于三个 Type:

Stack *stack; // Stack *
Stack<NSString *> *stringStack; // Stack<NSString *>
Stack<NSMutableString *> *mutableStringStack; // Stack<NSMutableString *>

当其中两种类型做类型转化时,编译器需要知道哪些转化是允许的,哪些是禁止的,比如,默认情况下:

我们可以看到,不指定泛型类型的 Stack 可以和任意泛型类型转化,但指定了泛型类型后,两个不同类型间是不可以强转的,假如你希望主动控制转化关系,就需要使用泛型的协变性和逆变性修饰符了:

covariant - 协变性,子类型可以强转到父类型(里氏替换原则) contravariant - 逆变性,父类型可以强转到子类型(WTF?)

协变:

@interface Stack<__covariant ObjectType> : NSObject

效果:

逆变:

@interface Stack<__contravariant ObjectType> : NSObject

效果:

协变是非常好理解的,像 NSArray 的泛型就用了协变的修饰符,而逆变我还没有想到有什么实际的使用场景。

__kindof

__kindof 这修饰符还是很实用的,解决了一个长期以来的小痛点,拿原来的 UITableView 的这个方法来说:

- (id)dequeueReusableCellWithIdentifier:(NSString *)identifier;

使用时前面基本会使用 UITableViewCell 子类型的指针来接收返回值,所以这个 API 为了让开发者不必每次都蛋疼的写显式强转,把返回值定义成了 id 类型,而这个 API 实际上的意思是返回一个 UITableViewCell 或 UITableViewCell 子类的实例,于是新的 __kindof 关键字解决了这个问题:

- (__kindof UITableViewCell *)dequeueReusableCellWithIdentifier:(NSString *)identifier;

既明确表明了返回值,又让使用者不必写强转。再举个带泛型的例子,UIView 的 subviews 属性被修改成了:

@property (nonatomic, readonly, copy) NSArray<__kindof UIView *> *subviews;

这样,写下面的代码时就没有任何警告了:

UIButton *button = view.subviews.lastObject;

Where to go

有了上面介绍的这些新特性以及如 instancetype 这样的历史更新,Objective-C 这门古老语言的类型检测和类型推断终于有所长进,现在不论是接口还是代码中的 id 类型都越来越少,更多潜在的类型错误可以被编译器的静态检查发现。 同时,个人感觉新版的 Xcode 对继承链构造器的检测也加强了,NS_DESIGNATED_INITIALIZER 这个宏并不是新面孔,可以使用它标志出像 Swift 一样的指定构造器和便捷构造器。

最后,附上一段用上了所有新特性的代码,swift 是发展趋势,如果你暂时依然要写 objective-c 代码,把所有新特性都用上,或许能让你到新语言的迁移更无痛一点。