Swift 中的类型擦除（上）—— 为什么 & 怎么做

探索类型擦除的原理和实现，常见的类型橡皮擦有：AnyView、AnyShape、AnyCollection…

protocol Tool {
    associatedtype S: StringProtocol
    func name() -> S
}

通过这个协议（或者叫接口）可以创建一个 Tool

struct Pen: Tool {
    func name() -> some StringProtocol {
        "Pen"
    }
}

struct Pencil: Tool {
    func name() -> some StringProtocol {
        "Pencil"
    }
}

struct Ruler: Tool {
    func name() -> some StringProtocol {
        "Ruler"
    }
}

接下来，我要创建一个 ToolController 来管理我的“工具们”，

class ToolController {

}

我们先来获取所有工具，但是遇到一个问题，

这里虽然只有三个工具，可以一个个写，

但是这只是个例子，在实际应用中这里的数量是未知的，

应该如何获取所有的工具呢？大致思路是这样的。

let tools: [Tool] = [Pen(), Pencil(), Ruler()]

但是，Tool 中有 associatedtype，因此 Tool 不能当作类型来使用，

好消息是，在 Swift 5.7 或更新版本中，可以使用 any Tool 来作为类型，

但是之后的所有结果都带有 any，可能不会是你预期的结果。

比如 any View 不符合 View 协议…

除了这样的数组创建和使用上可能会受阻，在多分支返回是也会出问题。

class ToolController {
    var currentTool = "pen"
    
    // ❌ Function declares an opaque return type 'some Tool', but the return statements in its body do not have matching underlying types.
    func getCurrentTool() -> some Tool { 
        switch currentTool {
        case "pen": return Pen()
        case "ruler": return Ruler()
        default: return Pencil()
        }
    }
}

some 关键字表示不透明的类型（opaque type），

我们只需要知道他是一个符合 Tool 协议的东西，

但是具体是什么不知道，也不关心是什么，交给编译器去推断。

因为在三个 case 中返回的结果类型不一致，编译时无法推断 Tool 的类型，

而三个分支中使用的 Tool 是完全不同的东西，不能直接替换。

如果还有更多分支的话情况会更加复杂，

因此，若想统一类型，不妨创建一个类型橡皮擦来擦除原本的类型，

这时候每一个分支返回的类型都是“橡皮擦”的类型，也就没问题了。

类型擦除的原理以及实现

• 创建橡皮擦（以下称之为 Eraser），Eraser 要符合你的 Protocol

橡皮擦的名称一般是 Any + 协议名

struct AnyTool: Tool {
    func name() -> some StringProtocol {
	
    }
}

• 初始化中传入一个要被擦除类型的 Tool （下面称之为Type）

init<T: Tool>(erasing tool: T) {

}

• 创建中间变量来传递 Type 中的必要的方法和属性

internal let _name: S

init<T: Tool>(erasing tool: T) {
    _name = (tool.name() as? S) ?? "IDK."
}

• 最后，用 name 来填补 Eraser 中需要的方法

struct AnyTool: Tool {
    typealias S = String // This must be a type that conforms to StringProtocol.
    internal let _name: S
    
    init<T: Tool>(erasing tool: T) {
        _name = (tool.name() as? S) ?? "IDK."
    }

    func name() -> S {
        _name
    }
}

在这里，我们将类型从 some StringProtocol 变成了 String

如果是 View，一般会把他替换成 AnyView

这里如果不能将 tool.name() 转换成 String 的话就返回 IDK.

这样一来，我们就可以将 Pen、Pencil、Ruler 都变成 AnyTool，解决了以上两个问题。

class ToolController {
    var allTools: [AnyTool] = []
    var currentTool = "pen"

    func getAllTools() {
        let tools = [AnyTool(erasing: Pen()), AnyTool(erasing: Pencil()), AnyTool(erasing: Ruler())]
        allTools = tools
    }

    func getCurrentTool() -> some Tool {
        switch currentTool {
        case "pen": return AnyTool(erasing: Pen())
        case "ruler": return AnyTool(erasing: Ruler())
        default: return AnyTool(erasing: Pencil())
        }
    }
}

实现原理参考 Approaches to Type Erasure in Swift