Swift2.1 语法指南——扩展

原档：https://developer.apple.com/library/prerelease/ios/documentation/Swift/Conceptual/Swift_Programming_Language/Extensions.html#//apple_ref/doc/uid/TP40014097-CH24-ID151

参考：http://wiki.jikexueyuan.com/project/swift/chapter2/21_Extensions.html

1、扩展（Extensions）

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。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

在 Swift 中，你甚至可以对一个协议(Protocol)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。

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。

2、扩展语法

声明一个扩展使用关键字extension：

extension SomeType {
    // new functionality to add to SomeType goes here
}

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, AnotherProtocol {
    // implementation of protocol requirements goes here
}

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。

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。

3、计算型属性

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")
// prints "One inch is 0.0254 meters"
let threeFeet = 3.ft
print("Three feet is (threeFeet) meters")
// prints "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，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")
// prints "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。

4、构造器

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，而且没有定义任何自定义构造器时，你可以在值类型的扩展构造器中调用默认构造器和逐一成员构造器。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，它可以自动获得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( 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( 3.0, height: 3.0))
// centerRect's origin is (2.5, 2.5) and its size is (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。

5、方法

扩展可以向已有类型添加新的实例方法和类型方法。

extension Int {
    func repetitions(task: () -> Void) {
        for _ in 0..<self {
            task()
        }
    }
}

这个repetitions方法使用了一个() -> ()类型的参数，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!

（1）修改实例方法

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 is now 9

6、下标

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, as if you had requested:
0746381295[9]

7、嵌套类型

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("- ", terminator: "")
        case .Zero:
            print("0 ", terminator: "")
        case .Positive:
            print("+ ", terminator: "")
        }
    }
    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。