Swift 中的字符串截取

2016-12-14 本文已影响2296人萌面大道

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Substring in Swift 3.0

Info:
macOS 10.12.2 Beta
Xcode 8.2 Beta
Swift 3.0

前言

最近更文的频率也是越来越慢，除去已到期末的缘故，加上在忙老师的项目，自己的时间便被压缩殆尽。不过好在 Swift 设计模式基本上已经更新完毕，下来就准备补齐每个模式对应的说明。

在尝试使用 Swift 实现《大话设计模式》一书中的解释器模式时，书中的 Demo 多次使用了截取字符串的方法，当然，Swift 作为一门先进的编程语言不会缺少这一常用的方法。然而在使用中，可能由于 Swift 是一门较为注重（类型）安全的语言，其字符串截取方法使用方式与 Java 等编程语言便有一些语法上的不同。在 Swift 自身的迭代过程中，这部分的语法变化也很大。所以这次就来简单研究一下 Swift 中的字符串截取。需要注意的是，虽然 Swift 也可以使用 NSString 类型的字符串，而且两者可以很容易的桥接，但考虑到个人对 Objective-C 的了解程度，便暂时不探讨。

String.Index

Basics

索引与下标，即 index 和 subscript。一般来说，两者的概念是类似的，不过个人觉得索引有泛指的概念，而下标是具体的。

Swift 中字符串的索引类型并不是其他语言中的整型（int），而是 String.Index。String.Index，即标注字符串的索引类型。在 Swift 的标准库中，可以看到其本质是 String.CharacterView.Index 的别名。

/// The index type for subscripting a string.
public typealias Index = String.CharacterView.Index

再进一步查看 String.CharacterView，即创建给定字符串的字符视图类型。

public struct CharacterView {

    /// Creates a view of the given string.
    public init(_ text: String)
}

常用的 "maimieng.com".characters 的类型其实就是 String.CharacterView 类型。.characters 将字符串内容转化为字符序列的视图。

start & end

字符串必然是一个字符的有限序列，Swift 为了方便开发者迅速定位，便集成了 startIndex 和 endIndex。但是需要注意的是：startIndex 是指字符串的第一个字符的下标，而 endIndex 是指字符串的最后一个字符之后的下标。当字符串为空时，startIndex 和 endIndex 相同。

var str = "maimieng.com"

print(str.characters.count)

print(str.startIndex)
print(str.endIndex)

// 12
// Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 0), _countUTF16: 1)
// Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 12), _countUTF16: 0)

从上面的 Demo 也可以看出，startIndex 的位置为 0，而 endIndex 的位置为 12，等同于字符串的长度，而不是字符串长度减一。

除了给出了起始和结尾的下标，Swift 也提供了根据下标定位其他索引的方法：

public func index(after i: String.Index) -> String.Index
public func index(before i: String.Index) -> String.Index

public func index(_ i: String.Index, offsetBy n: String.IndexDistance) -> String.Index
public func index(_ i: String.Index, offsetBy n: String.IndexDistance, limitedBy limit: String.Index) -> String.Index?

这样就可以通过给出的 startIndex 和 endIndex 来定位到其他的下标了。

var str = "maimieng.com"

// 返回传入下标之后的下标
print(str.index(after: str.startIndex))
// 返回传入下标之前的下标
print(str.index(before: str.endIndex))

// 返回传入下标偏移后的下标（偏移量可正可负可为 0）
print(str.index(str.startIndex, offsetBy: 1))

// print(str.index(str.endIndex, offsetBy: 10))
// 作用同上，但如果超过传入的界限返回 nil
print(str.index(str.endIndex, offsetBy: 10, limitedBy: str.endIndex) ?? "越界")

下标之间的间距，也可以利用 func distance(from start: String.Index, to end: String.Index) -> String.IndexDistance 方法求出：

var str = "maimieng.com"

print(str.distance(from: str.startIndex, to: str.endIndex))
// 12
print(str.distance(from: str.endIndex, to: str.startIndex))
// -12

Range

Range 即范围，Swift 中实现了 Comparable 协议的类型都可以用 Range 来表示范围。以下的 Range 特指：Range<String.Index>。

Range 的构造方法是 init(uncheckedBounds bounds: (lower: Bound, upper: Bound))。即传入一个元组，返回一个范围。需要注意的是：这个范围 Swift 是不会检查的，需要程序员自觉维护。

var str = "maimieng.com"

// 前闭后开
let rangeA = Range(uncheckedBounds: (str.startIndex, str.endIndex))
print(rangeA)
// Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 0), _countUTF16: 1)..<Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 12), _countUTF16: 0)

print(str.substring(with: rangeA))
// maimieng.com

// 即使范围首尾颠倒，也没有报错
let rangeB = Range(uncheckedBounds: (str.endIndex, str.startIndex))
print(rangeB)
// Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 12), _countUTF16: 0)..<Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 0), _countUTF16: 1)
// 但在使用中会出错
// fatal error: Can't form Range with upperBound < lowerBound
// str.substring(with: rangeB)

在上面的 Demo 中，从输出中也可以看出，init(uncheckedBounds bounds: (lower: Bound, upper: Bound)) 构造的范围是一个前闭后开的区间。

Swift 中，字符串本身也能构造出 Range，例如：得到字符串子串的范围，若不存在则返回 nil：

var str = "maimieng.com"

// 返回前闭后开的范围
print(str.range(of: ".com") ?? "不存在")
// Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 8), _countUTF16: 1)..<Index(_base: Swift.String.UnicodeScalarView.Index(_position: 12), _countUTF16: 0)

substring

在 Range 一节的 Demo 中，已经使用了 substring(with:) 方法测试范围的使用。Swift 中的字符串截取与其他语言其实是相似的，都是根据索引或索引范围来截取，只是 Swift 中的索引的类型不是整型，稍有麻烦。

var str = "maimieng.com"

// 截取传入范围（左开右闭）的子串
let range = Range(uncheckedBounds: (str.startIndex, str.endIndex))
print(str.substring(with: range))

// 从传入的索引开始截取到末尾（含 str.startIndex 元素）
print(str.substring(from: str.startIndex))
// 从传入的索引的前一个位置开始截取到头部（不含 str.endIndex 元素）
print(str.substring(to: str.endIndex))

// maimieng.com
// maimieng.com
// maimieng.com

以上的 Demo 便是 Swift 中最基本的截取字符串使用。然而有时候条件一多，代码的重复率也会增加，那么可以利用 Swift 中的 extension 来扩展原有的 String，让 Swift 的 String 可以像 C#、Java 一样截取字符串，需要注意的是这里的 IndexDistance 实际上是 String.CharacterView.IndexDistance 的别名，而 String.CharacterView.IndexDistance 又是 Int 类型的别名。

extension String {
    func substring(from: IndexDistance) -> String? {
        let index = self.index(self.startIndex, offsetBy: from)
        return str.substring(from: index)
    }
    
    func substring(to: IndexDistance) -> String? {
        let index = self.index(self.startIndex, offsetBy: to + 1)
        return str.substring(to: index)
    }
    
    func substring(with range: Range<IndexDistance>) -> String? {
        let lower = self.index(self.startIndex, offsetBy: range.lowerBound)
        let upper = self.index(self.startIndex, offsetBy: range.upperBound)
        let range = Range(uncheckedBounds: (lower, upper))
        return str.substring(with: range)
    }
    
    func substring(_ lower: IndexDistance, _ range: IndexDistance) -> String? {
        let lowerIndex = self.index(self.startIndex, offsetBy: lower)
        let upperIndex = self.index(lowerIndex, offsetBy: range)
        let range = Range(uncheckedBounds: (lowerIndex, upperIndex))
        return str.substring(with: range)
    }
}

print(str.substring(to: 0) ?? "nil")
print(str.substring(from: 2) ?? "nil")
print(str.substring(with: 0..<1) ?? "nil")
print(str.substring(1, 2) ?? "nil")

// m
// imieng.com
// m
// ai

参考资料

Documentation & API Reference