扩展
最后更新于：2022-04-01 05:04:32
> 1.0 翻译：[lyuka](https://github.com/lyuka) 校对：[Hawstein](https://github.com/Hawstein)
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> 2.0 翻译+校对：[shanksyang](https://github.com/shanksyang)
本页包含内容：
[TOC=2]
_扩展_就是向一个已有的类、结构体、枚举类型或者协议类型添加新功能（functionality）。这包括在没有权限获取原始源代码的情况下扩展类型的能力（即_逆向建模_）。扩展和 Objective-C 中的分类（categories）类似。（不过与 Objective-C 不同的是，Swift 的扩展没有名字。）
Swift 中的扩展可以：
* 添加计算型属性和计算型静态属性
* 定义实例方法和类型方法
* 提供新的构造器
* 定义下标
* 定义和使用新的嵌套类型
* 使一个已有类型符合某个协议
TODO： 在 Swift 中，你甚至可以对一个协议(Procotol)进行扩展，提供协议需要的实现，或者添加额外的功能能够对合适的类型带来额外的好处。你可以从[协议扩展](http://wiki.jikexueyuan.com/project/swift/chapter2/22_Protocols.html#protocol_extensions)获取更多的细节。
> 注意：
> 扩展可以对一个类型添加新的功能，但是不能重写已有的功能。
## 扩展语法（Extension Syntax）
声明一个扩展使用关键字`extension`：
~~~
extension SomeType {
// 加到SomeType的新功能写到这里
}
~~~
一个扩展可以扩展一个已有类型，使其能够适配一个或多个协议（protocol）。当这种情况发生时，协议的名字应该完全按照类或结构体的名字的方式进行书写：
~~~
extension SomeType: SomeProtocol, AnotherProctocol {
// 协议实现写到这里
}
~~~
按照这种方式添加的协议遵循者（protocol conformance）被称之为[在扩展中添加协议遵循者](http://wiki.jikexueyuan.com/project/swift/chapter2/22_Protocols.html#adding_protocol_conformance_with_an_extension)
> 注意：
> 如果你定义了一个扩展向一个已有类型添加新功能，那么这个新功能对该类型的所有已有实例中都是可用的，即使它们是在你的这个扩展的前面定义的。
## 计算型属性（Computed Properties）
扩展可以向已有类型添加计算型实例属性和计算型类型属性。下面的例子向 Swift 的内建`Double`类型添加了5个计算型实例属性，从而提供与距离单位协作的基本支持：
~~~
extension Double {
var km: Double { return self * 1_000.0 }
var m : Double { return self }
var cm: Double { return self / 100.0 }
var mm: Double { return self / 1_000.0 }
var ft: Double { return self / 3.28084 }
}
let oneInch = 25.4.mm
print("One inch is \(oneInch) meters")
// 打印输出："One inch is 0.0254 meters"
let threeFeet = 3.ft
print("Three feet is \(threeFeet) meters")
// 打印输出："Three feet is 0.914399970739201 meters"
~~~
这些计算属性表达的含义是把一个`Double`型的值看作是某单位下的长度值。即使它们被实现为计算型属性，但这些属性仍可以接一个带有dot语法的浮点型字面值，而这恰恰是使用这些浮点型字面量实现距离转换的方式。
在上述例子中，一个`Double`型的值`1.0`被用来表示“1米”。这就是为什么`m`计算型属性返回`self`——表达式`1.m`被认为是计算`1.0`的`Double`值。
其它单位则需要一些转换来表示在米下测量的值。1千米等于1,000米，所以`km`计算型属性要把值乘以`1_000.00`来转化成单位米下的数值。类似地，1米有3.28024英尺，所以`ft`计算型属性要把对应的`Double`值除以`3.28024`来实现英尺到米的单位换算。
这些属性是只读的计算型属性，所有从简考虑它们不用`get`关键字表示。它们的返回值是`Double`型，而且可以用于所有接受`Double`的数学计算中：
~~~
let aMarathon = 42.km + 195.m
print("A marathon is \(aMarathon) meters long")
// 打印输出："A marathon is 42195.0 meters long"
~~~
> 注意：
> 扩展可以添加新的计算属性，但是不可以添加存储属性，也不可以向已有属性添加属性观测器(property observers)。
## 构造器（Initializers）
扩展可以向已有类型添加新的构造器。这可以让你扩展其它类型，将你自己的定制类型作为构造器参数，或者提供该类型的原始实现中没有包含的额外初始化选项。
扩展能向类中添加新的便利构造器，但是它们不能向类中添加新的指定构造器或析构器。指定构造器和析构器必须总是由原始的类实现来提供。
> 注意：
> 如果你使用扩展向一个值类型添加一个构造器，在该值类型已经向所有的存储属性提供默认值，而且没有定义任何定制构造器（custom initializers）时，你可以在值类型的扩展构造器中调用默认构造器(default initializers)和逐一成员构造器(memberwise initializers)。
>
> 正如在[值类型的构造器代理](http://wiki.jikexueyuan.com/project/swift/chapter2/14_Initialization.html#initializer_delegation_for_value_types)中描述的，如果你已经把构造器写成值类型原始实现的一部分，上述规则不再适用。
下面的例子定义了一个用于描述几何矩形的定制结构体`Rect`。这个例子同时定义了两个辅助结构体`Size`和`Point`，它们都把`0.0`作为所有属性的默认值：
~~~
struct Size {
var width = 0.0, height = 0.0
}
struct Point {
var x = 0.0, y = 0.0
}
struct Rect {
var origin = Point()
var size = Size()
}
~~~
因为结构体`Rect`提供了其所有属性的默认值，所以正如[默认构造器](http://wiki.jikexueyuan.com/project/swift/chapter2/14_Initialization.html#default_initializers)中描述的，它可以自动接受一个默认构造器和一个逐一成员构造器。这些构造器可以用于构造新的`Rect`实例：
~~~
let defaultRect = Rect()
let memberwiseRect = Rect(origin: Point(x: 2.0, y: 2.0),
size: Size(width: 5.0, height: 5.0))
~~~
你可以提供一个额外的使用特殊中心点和大小的构造器来扩展`Rect`结构体：
~~~
extension Rect {
init(center: Point, size: Size) {
let originX = center.x - (size.width / 2)
let originY = center.y - (size.height / 2)
self.init(origin: Point(x: originX, y: originY), size: size)
}
}
~~~
这个新的构造器首先根据提供的`center`和`size`值计算一个合适的原点。然后调用该结构体自动的逐一成员构造器`init(origin:size:)`，该构造器将新的原点和大小存到了合适的属性中：
~~~
let centerRect = Rect(center: Point(x: 4.0, y: 4.0),
size: Size(width: 3.0, height: 3.0))
// centerRect的原点是 (2.5, 2.5)，大小是 (3.0, 3.0)
~~~
> 注意：
> 如果你使用扩展提供了一个新的构造器，你依旧有责任保证构造过程能够让所有实例完全初始化。
## 方法（Methods）
扩展可以向已有类型添加新的实例方法和类型方法。下面的例子向`Int`类型添加一个名为`repetitions`的新实例方法：
~~~
extension Int {
func repetitions(task: () -> ()) {
for i in 0..<self {
task()
}
}
}
~~~
这个`repetitions`方法使用了一个`() -> ()`类型的单参数（single argument），表明函数没有参数而且没有返回值。
定义该扩展之后，你就可以对任意整数调用`repetitions`方法,实现的功能则是多次执行某任务：
~~~
3.repetitions({
print("Hello!")
})
// Hello!
// Hello!
// Hello!
~~~
可以使用 trailing 闭包使调用更加简洁：
~~~
3.repetitions{
print("Goodbye!")
}
// Goodbye!
// Goodbye!
// Goodbye!
~~~
### 修改实例方法（Mutating Instance Methods）
通过扩展添加的实例方法也可以修改该实例本身。结构体和枚举类型中修改`self`或其属性的方法必须将该实例方法标注为`mutating`，正如来自原始实现的修改方法一样。
下面的例子向Swift的`Int`类型添加了一个新的名为`square`的修改方法，来实现一个原始值的平方计算：
~~~
extension Int {
mutating func square() {
self = self * self
}
}
var someInt = 3
someInt.square()
// someInt 现在值是 9
~~~
## 下标（Subscripts）
扩展可以向一个已有类型添加新下标。这个例子向Swift内建类型`Int`添加了一个整型下标。该下标`[n]`返回十进制数字从右向左数的第n个数字
* 123456789[0]返回9
* 123456789[1]返回8
...等等
~~~
extension Int {
subscript(var digitIndex: Int) -> Int {
var decimalBase = 1
while digitIndex > 0 {
decimalBase *= 10
--digitIndex
}
return (self / decimalBase) % 10
}
}
746381295[0]
// returns 5
746381295[1]
// returns 9
746381295[2]
// returns 2
746381295[8]
// returns 7
~~~
如果该`Int`值没有足够的位数，即下标越界，那么上述实现的下标会返回0，因为它会在数字左边自动补0：
~~~
746381295[9]
//returns 0, 即等同于：
0746381295[9]
~~~
## 嵌套类型（Nested Types）
扩展可以向已有的类、结构体和枚举添加新的嵌套类型：
~~~
extension Int {
enum Kind {
case Negative, Zero, Positive
}
var kind: Kind {
switch self {
case 0:
return .Zero
case let x where x > 0:
return .Positive
default:
return .Negative
}
}
}
~~~
该例子向`Int`添加了新的嵌套枚举。这个名为`Kind`的枚举表示特定整数的类型。具体来说，就是表示整数是正数，零或者负数。
这个例子还向`Int`添加了一个新的计算实例属性，即`kind`，用来返回合适的`Kind`枚举成员。
现在，这个嵌套枚举可以和一个`Int`值联合使用了：
~~~
func printIntegerKinds(numbers: [Int]) {
for number in numbers {
switch number.kind {
case .Negative:
print("- ", appendNewline: false)
case .Zero:
print("0 ", appendNewline: false)
case .Positive:
print("+ ", appendNewline: false)
}
}
print("")
}
printIntegerKinds([3, 19, -27, 0, -6, 0, 7])
// prints "+ + - 0 - 0 +"
~~~
函数`printIntegerKinds`的输入是一个`Int`数组值并对其字符进行迭代。在每次迭代过程中，考虑当前字符的`kind`计算属性，并打印出合适的类别描述。
> 注意： 由于已知`number.kind`是`Int.Kind`型，所以`Int.Kind`中的所有成员值都可以使用`switch`语句里的形式简写，比如使用 `. Negative`代替`Int.Kind.Negative`。