将 Swift 序列切分为头部和尾部

作者：Ole Begemann， 原文链接
，原文日期：2018-11-29

译者： WAMaker
；校对： numbbbbb
， BigNerdCoding
；定稿： Forelax

函数式编程语言的一个常用范式是把一个列表切分为头部（第一个元素）和尾部（其余元素）。在 Haskell 中， x:xs
会匹配非空列表，将头部绑定给变量 x，尾部绑定给 xs。

Swift 不是一门函数式编程语言
。既没有内置的 List
类型，也没有集合的特定匹配语法。

集合（Collections）

尽管如此，将 Sequence
或 Collection
切分成头部和尾部偶尔很有用。对于集合来说这很容易：

extension Collection {
    var headAndTail: (head: Element, tail: SubSequence)? {
        guard let head = first else { return nil }
        return (head, dropFirst())
    }
}

if let (firstLetter, remainder) = "Hello".headAndTail {
    // firstLetter: Character == "H"
    // remainder: Substring == "ello"
}

序列（Sequence）

对于序列来说却很困难，因为它们可以是单向（single-pass）的：一些序列只能被迭代一次，迭代器会消耗其中的元素。以网络流为例，一旦你从缓冲区里读取了一个字节，操作系统便将它抛弃了。你无法让它重新来一遍。

一个可能的解决方案是 创建一个迭代器
读取第一个元素，并把当前的迭代器状态包裹进一个新的 AnySequence
实例：

extension Sequence {
var headAndTail: (head: Element, tail: AnySequence)? {
    var iterator = makeIterator()
    guard let head = iterator.next() else { return nil }
    let tail = AnySequence { iterator }
    return (head, tail)
}
}

以上代码能够实现功能，但不是一个好的通用解决方案，尤其是对满足 Collection
的类型而言。将尾部包进 AnySequence
会是一个 性能杀手
，也不可以使用合适的集合类型 SubSequence
。

为了保护集合的 SubSequence
类型，最好给 Collection
和 Sequence
分别写扩展。（我们也将会看到，这是 Swift 5 所推崇的方案，这点会在后面谈到。）

保护 SubSequence 类型

我没有找到一个通用的方案，能够让尾部的 SubSequence
类型完好，也同时能让单向序列正常工作。很感谢 Dennis Vennink
能够找出一个解决方案并 分享给我
。下面是 他的代码
（我略微对格式进行了修改）：

extension Sequence {
var headAndTail: (head: Element, tail: SubSequence)? {
    var first: Element? = nil
    let tail = drop(while: { element in
        if first == nil {
            first = element
            return true
        } else {
            return false
        }
    })
    guard let head = first else {
        return nil
    }
    return (head, tail)
}
}

Dennis 的窍门是调用 Sequence.drop(while:)
，为尾部保留了 SubSequence
类型，同时在 drop(while:)
内部“捕获”了第一个元素。干得漂亮！

Swift 5

上面的代码使用 Swift 4.2。在 Swift 5 中由于序列不再会有关联 SubSequence
类型，只存在于集合中（ Swift Evolution proposal SE-0234
），以上代码会崩溃。

这个改变有很多优势，但同样意味着不可能有一种通用的方法能够让 SubSequence
同时对 Sequence
和 Collection
有效。

相对的，我们把那个简单的解决方案添加给 Collection
：

extension Collection {
var headAndTail: (head: Element, tail: SubSequence)? {
    guard let head = first else { return nil }
    return (head, dropFirst())
}
}

如果我们需要让 Sequence
拥有同样的功能，就需要添加一个独立的扩展，使用新的 DropWhileSequence
作为返回类型的尾部：

extension Sequence {
var headAndTail: (head: Element, tail: DropWhileSequence)? {
    var first: Element? = nil
    let tail = drop(while: { element in
        if first == nil {
            first = element
            return true
        } else {
            return false
        }
    })
    guard let head = first else {
        return nil
    }
    return (head, tail)
}
}

（实现和之前的代码一样，仅仅改变了返回的类型。）

为集合添加一种模式匹配结构作为一个 可行
的特性已经在论坛多次被 提及
。有了它，你可以像下面这样将一个有序集合解构成头部和尾部：

let numbers = 1...10
let [head, tail...] = numbers
// head == 1
// tail == 2...10

在 switch
表达式中会很有用。

很遗憾我们被误导性的名字 Sequence
给束缚住了。要将 Collection.SubSequence
重命名成更合适的 Slice
会造成 严重的代码破坏
。

本文由 SwiftGG 翻译组翻译，已经获得作者翻译授权，最新文章请访问http://swift.gg。