翻譯：lyuka
校對：Hawstein

擴展（Extensions）

本頁包含內容：

擴展就是向一個已有的類、結構體或枚舉類型添加新功能（functionality）。這包括在沒有權限獲取原始源代碼的情況下擴展類型的能力（即逆向建模）。擴展和 Objective-C 中的分類（categories）類似。（不過與Objective-C不同的是，Swift 的擴展沒有名字。）

Swift 中的擴展可以：

  • 添加計算型屬性和計算靜態屬性
  • 定義實例方法和類型方法
  • 提供新的構造器
  • 定義下標
  • 定義和使用新的嵌套類型
  • 使一個已有類型符合某個協議

注意：
如果你定義了一個擴展向一個已有類型添加新功能，那麼這個新功能對該類型的所有已有實例中都是可用的，即使它們是在你的這個擴展的前面定義的。

擴展語法（Extension Syntax）

聲明一個擴展使用關鍵字extension：

  1. extension SomeType {
  2.     // 加到SomeType的新功能寫到這裡
  3. }

一個擴展可以擴展一個已有類型，使其能夠適配一個或多個協議（protocol）。當這種情況發生時，協議的名字應該完全按照類或結構體的名字的方式進行書寫：

  1. extension SomeType: SomeProtocol, AnotherProctocol {
  2.     // 協議實現寫到這裡
  3. }

按照這種方式添加的協議遵循者（protocol conformance）被稱之為在擴展中添加協議遵循者

計算型屬性（Computed Properties）

擴展可以向已有類型添加計算型實例屬性和計算型類型屬性。下面的例子向 Swift 的內建Double類型添加了5個計算型實例屬性，從而提供與距離單位協作的基本支持。

  1. extension Double {
  2.     var km: Double { return self * 1_000.0 }
  3.     var m : Double { return self }
  4.     var cm: Double { return self / 100.0 }
  5.     var mm: Double { return self / 1_000.0 }
  6.     var ft: Double { return self / 3.28084 }
  7. }
  8. let oneInch = 25.4.mm
  9. println("One inch is \(oneInch) meters")
  10. // 打印輸出："One inch is 0.0254 meters"
  11. let threeFeet = 3.ft
  12. println("Three feet is \(threeFeet) meters")
  13. // 打印輸出："Three feet is 0.914399970739201 meters"

這些計算屬性表達的含義是把一個Double型的值看作是某單位下的長度值。即使它們被實現為計算型屬性，但這些屬性仍可以接一個帶有dot語法的浮點型字面值，而這恰恰是使用這些浮點型字面量實現距離轉換的方式。

在上述例子中，一個Double型的值1.0被用來表示「1米」。這就是為什麼m計算型屬性返回self——表達式1.m被認為是計算1.0的Double值。

其它單位則需要一些轉換來表示在米下測量的值。1千米等於1,000米，所以km計算型屬性要把值乘以1_000.00來轉化成單位米下的數值。類似地，1米有3.28024英尺，所以ft計算型屬性要把對應的Double值除以3.28024來實現英尺到米的單位換算。

這些屬性是只讀的計算型屬性，所有從簡考慮它們不用get關鍵字表示。它們的返回值是Double型，而且可以用於所有接受Double的數學計算中：

  1. let aMarathon = 42.km + 195.m
  2. println("A marathon is \(aMarathon) meters long")
  3. // 打印輸出："A marathon is 42495.0 meters long"

注意：
擴展可以添加新的計算屬性，但是不可以添加存儲屬性，也不可以向已有屬性添加屬性觀測器(property observers)。

構造器（Initializers）

擴展可以向已有類型添加新的構造器。這可以讓你擴展其它類型，將你自己的定制類型作為構造器參數，或者提供該類型的原始實現中沒有包含的額外初始化選項。

擴展能向類中添加新的便利構造器，但是它們不能向類中添加新的指定構造器或析構函數。指定構造器和析構函數必須總是由原始的類實現來提供。

注意：
如果你使用擴展向一個值類型添加一個構造器，在該值類型已經向所有的存儲屬性提供默認值，而且沒有定義任何定制構造器（custom initializers）時，你可以在值類型的擴展構造器中調用默認構造器(default initializers)和逐一成員構造器(memberwise initializers)。

正如在值類型的構造器委託中描述的，如果你已經把構造器寫成值類型原始實現的一部分，上述規則不再適用。

下面的例子定義了一個用於描述幾何矩形的定制結構體Rect。這個例子同時定義了兩個輔助結構體Size和Point，它們都把0.0作為所有屬性的默認值：

  1. struct Size {
  2.     var width = 0.0, height = 0.0
  3. }
  4. struct Point {
  5.     var x = 0.0, y = 0.0
  6. }
  7. struct Rect {
  8.     var origin = Point()
  9.     var size = Size()
  10. }

因為結構體Rect提供了其所有屬性的默認值，所以正如默認構造器中描述的，它可以自動接受一個默認的構造器和一個成員級構造器。這些構造器可以用於構造新的Rect實例：

  1. let defaultRect = Rect()
  2. let memberwiseRect = Rect(origin: Point(x: 2.0, y: 2.0),
  3.     size: Size(width: 5.0, height: 5.0))

你可以提供一個額外的使用特殊中心點和大小的構造器來擴展Rect結構體：

  1. extension Rect {
  2.     init(center: Point, size: Size) {
  3.         let originX = center.x - (size.width / 2)
  4.         let originY = center.y - (size.height / 2)
  5.         self.init(origin: Point(x: originX, y: originY), size: size)
  6.     }
  7. }

這個新的構造器首先根據提供的center和size值計算一個合適的原點。然後調用該結構體自動的成員構造器init(origin:size:)，該構造器將新的原點和大小存到了合適的屬性中：

  1. let centerRect = Rect(center: Point(x: 4.0, y: 4.0),
  2.     size: Size(width: 3.0, height: 3.0))
  3. // centerRect的原點是 (2.5, 2.5)，大小是 (3.0, 3.0)

注意：
如果你使用擴展提供了一個新的構造器，你依舊有責任保證構造過程能夠讓所有實例完全初始化。

方法（Methods）

擴展可以向已有類型添加新的實例方法和類型方法。下面的例子向Int類型添加一個名為repetitions的新實例方法：

  1. extension Int {
  2.     func repetitions(task: () -> ()) {
  3.         for i in 0..self {
  4.             task()
  5.         }
  6.     }
  7. }

這個repetitions方法使用了一個() -> ()類型的單參數（single argument），表明函數沒有參數而且沒有返回值。

定義該擴展之後，你就可以對任意整數調用repetitions方法,實現的功能則是多次執行某任務：

  1. 3.repetitions({
  2.     println("Hello!")
  3.     })
  4. // Hello!
  5. // Hello!
  6. // Hello!

可以使用 trailing 閉包使調用更加簡潔：

  1. 3.repetitions{
  2.     println("Goodbye!")
  3. }
  4. // Goodbye!
  5. // Goodbye!
  6. // Goodbye!

修改實例方法（Mutating Instance Methods）

通過擴展添加的實例方法也可以修改該實例本身。結構體和枚舉類型中修改self或其屬性的方法必須將該實例方法標注為mutating，正如來自原始實現的修改方法一樣。

下面的例子向Swift的Int類型添加了一個新的名為square的修改方法，來實現一個原始值的平方計算：

  1. extension Int {
  2.     mutating func square() {
  3.         self = self * self
  4.     }
  5. }
  6. var someInt = 3
  7. someInt.square()
  8. // someInt 現在值是 9

下標（Subscripts）

擴展可以向一個已有類型添加新下標。這個例子向Swift內建類型Int添加了一個整型下標。該下標[n]返回十進制數字從右向左數的第n個數字

  • 123456789[0]返回9
  • 123456789[1]返回8

…等等

  1. extension Int {
  2.     subscript(digitIndex: Int) -> Int {
  3.         var decimalBase = 1
  4.             for _ in 1...digitIndex {
  5.                 decimalBase *= 10
  6.             }
  7.         return (self / decimalBase) % 10
  8.     }
  9. }
  10. 746381295[0]
  11. // returns 5
  12. 746381295[1]
  13. // returns 9
  14. 746381295[2]
  15. // returns 2
  16. 746381295[8]
  17. // returns 7

如果該Int值沒有足夠的位數，即下標越界，那麼上述實現的下標會返回0，因為它會在數字左邊自動補0：

  1. 746381295[9]
  2. //returns 0, 即等同於：
  3. 0746381295[9]

嵌套類型（Nested Types）

擴展可以向已有的類、結構體和枚舉添加新的嵌套類型：

  1. extension Character {
  2.     enum Kind {
  3.         case Vowel, Consonant, Other
  4.     }
  5.     var kind: Kind {
  6.         switch String(self).lowercaseString {
  7.         case "a", "e", "i", "o", "u":
  8.             return .Vowel
  9.         case "b", "c", "d", "f", "g", "h", "j", "k", "l", "m",
  10.              "n", "p", "q", "r", "s", "t", "v", "w", "x", "y", "z":
  11.             return .Consonant
  12.         default:
  13.             return .Other
  14.         }
  15.     }
  16. }

該例子向Character添加了新的嵌套枚舉。這個名為Kind的枚舉表示特定字符的類型。具體來說，就是表示一個標準的拉丁腳本中的字符是元音還是輔音（不考慮口語和地方變種），或者是其它類型。

這個例子還向Character添加了一個新的計算實例屬性，即kind，用來返回合適的Kind枚舉成員。

現在，這個嵌套枚舉可以和一個Character值聯合使用了：

  1. func printLetterKinds(word: String) {
  2.     println("'\\(word)' is made up of the following kinds of letters:")
  3.     for character in word {
  4.         switch character.kind {
  5.         case .Vowel:
  6.             print("vowel ")
  7.         case .Consonant:
  8.             print("consonant ")
  9.         case .Other:
  10.             print("other ")
  11.         }
  12.     }
  13.     print("\n")
  14. }
  15. printLetterKinds("Hello")
  16. // 'Hello' is made up of the following kinds of letters:
  17. // consonant vowel consonant consonant vowel

函數printLetterKinds的輸入是一個String值並對其字符進行迭代。在每次迭代過程中，考慮當前字符的kind計算屬性，並打印出合適的類別描述。所以printLetterKinds就可以用來打印一個完整單詞中所有字母的類型，正如上述單詞"hello"所展示的。

注意：
由於已知character.kind是Character.Kind型，所以Character.Kind中的所有成員值都可以使用switch語句裡的形式簡寫，比如使用 .Vowel代替Character.Kind.Vowel