Swift 泛型 : requiring addition and multiplication abilities of a type

Question

我正在尝试 Swift 书中的一些示例，即他们拥有的引入下标选项的矩阵示例。这是我的代码:

struct Matrix<T> {
    let rows: Int, columns: Int
    var grid: T[]

    var description: String {
        return "\(grid)"
    }

    init(rows: Int, columns: Int, initialValue: T) {
        self.rows = rows
        self.columns = columns
        grid = Array(count: rows * columns, repeatedValue: initialValue)
    }

    func indexIsValidForRow(row: Int, column: Int) -> Bool {
        return row >= 0 && row < rows && column >= 0 && column < columns
    }

    subscript(row: Int, column: Int) -> T {
        get {
            assert(indexIsValidForRow(row, column: column), "Index out of range")
            return grid[(row * columns) + column]
        }
        set {
            assert(indexIsValidForRow(row, column: column), "Index out of range")
            grid[(row * columns) + column] = newValue
        }
    }
}

这主要是从书上抄来的。主要区别在于此处的这一行:

struct Matrix<T>

据我所知，这告诉编译器我的 Matrix 类可以保存 T 类型的值，由使用此类的代码指定。现在，我想确保可以比较类型 T，所以我可以这样写:

struct Matrix<T: Equatable>

如果我想比较 2 个矩阵(这意味着比较它们的值)，这可能很有用。我还想提供对两个矩阵求和的能力，所以我还应该向这一行添加一个协议(protocol)，要求可以添加矩阵用户给出的类型“T”:

struct Matrix<T: Equatable, "Summable">

同样，我也想说:

struct Matrix<T: Equatable, "Summable", "Multipliable">

问题 1:我可以使用什么协议(protocol)名称？我怎样才能做到这一点？

相关说明，要使用“+”运算符添加加法功能，我应该声明这样的函数(这也适用于乘法):

@infix func + (m1: Matrix<T>, m2: Matrix<T>) -> Matrix<T> {
    // perform addition here and return a new matrix
    return result
}

但是，Xcode 不接受此代码。更具体地说，这个 ) -> Matrix<T> {产生错误:Use of undeclared type 'T' .我的意思是<T>是结果将是一个与两个输入矩阵具有相同类型的矩阵，但我可能完全搞砸了语法。

问题2:如何为加法结果提供类型信息？

Answer 1

这是你的第二个问题(但你真的应该问两个不同的问题):

@infix func + <T> (m1: Matrix<T>, m2: Matrix<T>) -> Matrix<T> { ... }

对于你的第一个问题:在解决它之前，这里是为类型参数定义多个约束的语法:

struct Matrix<T where T: Equatable, T: Summable, T: Multipliable> {...}

或者，正如 GoZoner 在评论中所写:

struct Matrix<T: protocol<Equatable, Summable, Multipliable>> {...}

但我们不需要它。首先，定义一个新协议(protocol)并列出您需要的操作。你甚至可以让它扩展 Equatable:

protocol SummableMultipliable: Equatable {
    func +(lhs: Self, rhs: Self) -> Self
    func *(lhs: Self, rhs: Self) -> Self
}

然后，为您想要符合的类型提供扩展。这里，对于 Int 和 Double，扩展甚至是空的，因为所需操作的实现是内置的:

extension Int: SummableMultipliable {}
extension Double: SummableMultipliable {}

然后，在类型参数上声明类型约束:

struct Matrix<T: SummableMultipliable> { ... }

最后，你可以这样写:

let intMat = Matrix<Int>(rows: 3, columns: 3, initialValue: 0)
let doubleMat = Matrix<Double>(rows: 3, columns: 3, initialValue: 0)
let i: Int = intMat[0,0]
let d: Double = doubleMat[0,0]

您需要做的最后一件事是在运算符的定义中插入类型约束:

@infix func + <T: SummableMultipliable> (m1: Matrix<T>, m2: Matrix<T>) -> Matrix<T> { ... }