OC的泛型和__covariant __contravarian

Created by 大刘 liuxing8807@126.com

什么是泛型

泛型，即“参数化类型”。一提到参数，最熟悉的就是定义方法时有形参，然后调用此方法时传递实参

比如:

@interface Computer : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end

@implementation Computer

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        [Test test1];
        
        NSArray<Computer *> *computerArray = [NSArray arrayWithObjects:Computer.new, Computer.new, nil];
        computerArray[0].name = @"Apple"; // OK
        
        NSArray *computerArray2 = [NSArray arrayWithObjects:Computer.new, Computer.new, nil];
        computerArray2[0].name = @"华硕"; // Error: Property 'name' not found on object of type 'id'
    }
    return 0;
}

computerArray2由于没有指定“参数类型”, 因为编译器认为是id, 而id是没有一个名字叫做name的属性, 因此编译器报错.

泛型的用途肯定不仅仅是为了编译提示, 但是OC中的泛型并没有Java和Swift中的泛型简单易用, OC中的泛型更像是一种伪泛型, 为了说明, 我们先来看一下Swift中的泛型:

// 定义一个交换两个变量的函数
func swapTwoValues<T>(_ a: inout T, _ b: inout T) {
    let temporaryA = a
    a = b
    b = temporaryA
    
    Array<String> a = []
}

var numb1 = 100
var numb2 = 200
 
print("交换前数据:  \(numb1) 和 \(numb2)")
swapTwoValues(&numb1, &numb2)
print("交换后数据: \(numb1) 和 \(numb2)")
 
var str1 = "A"
var str2 = "B"
 
print("交换前数据:  \(str1) 和 \(str2)")
swapTwoValues(&str1, &str2)
print("交换后数据: \(str1) 和 \(str2)")

这里的T就是“参数化类型”, 即泛型.
Swift的Array这种集合类型支持泛型:

image.png

但是在OC中默认是不可以这样的:

- (void)swapTwoValues<T>(T a, T b); // 编译器报错

这就需要用到协变和逆变

OC中 用于泛型的关键字 __covariant(协变) 和 __contravariant(逆变)

在OC中要想直接使用泛型声明成员变量, 需要额外使用关键字 __covariant(协变) 和 __contravariant(逆变, 有的叫裂变), 这两个单词翻译的很烂, 但是凑合着理解吧, 看下图示:

16.png

__covariant 示例

这两个关键字只是给编译器看的，比如以__covariant为例, __covariant 用于向上强转，即子类转成父类:
创建一个Person, Person有一辆车car, 车的类型是泛型:

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Car : NSObject // 汽车

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end

@interface BMW : Car // 宝马
@end

@interface Ford : Car // 福特
@end

@implementation Car
@end

@implementation BMW
@end

@implementation Ford
@end

// Person
@interface Person<__covariant T> : NSObject

@property (nonatomic, strong) T car;
@end

// 宝马
Person<BMW *> *p_bmw = Person.new;
BMW *bmw = BMW.new;
p_bmw.car = bmw;
p_bmw.car.name = @"BMW";

// 福特
Person<Ford *> *p_ford = Person.new;
Ford *ford = Ford.new;
p_ford.car = ford;
// p_ford.car = bmw; // 由于指定了泛型 T 是<Ford *>, 因此编译器可以给出警告: Incompatible pointer types assigning to 'Ford * _Nonnull' from 'BMW *'
p_ford.car.name = @"FORD";

Person<Car *> *p_car = Person.new;

/**
 由于泛型信息中使用了: <__covariant T>
 编译正常, 没有警告
 */
p_car = p_ford; // 子转父 Person<Car *> <---- Person<Ford *>
NSLog(@"%@", p_car.car.name);

NSLog(@"Above code is ok");

__contravariant 示例

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person<Car *> *p0 = Person.new;
        
        Person<Ford *> *p1 = Person.new;
        Ford *ford = Ford.new;
        p1.car = ford;
        p1.car.name = @"ford";
        
        p1 = p0; // 父类转子类, Warning： Incompatible pointer types assigning to 'Person<Ford *> *' from 'Person<Car *> *'
        NSLog(@"%@", p1.car.name);
    }
    return 0;
}

要想没有警告，需要添加 __contravariant：

@interface Person<__contravariant T> : NSObject

@property (nonatomic, strong) T car;

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person<Car *> *p0 = Person.new;
        
        Person<Ford *> *p1 = Person.new;
        Ford *ford = Ford.new;
        p1.car = ford;
        p1.car.name = @"ford";
        
        p1 = p0; // OK, 父类转子类没有警告
        NSLog(@"%@", p1.car.name);
    }
    return 0;
}

泛型的一些实际用法示例

看一个Apple的API

@class NSLayoutXAxisAnchor,NSLayoutYAxisAnchor,NSLayoutDimension;
@interface UIView (UIViewLayoutConstraintCreation)

@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutXAxisAnchor *leadingAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutXAxisAnchor *trailingAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutXAxisAnchor *leftAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutXAxisAnchor *rightAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutYAxisAnchor *topAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutYAxisAnchor *bottomAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutDimension *widthAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutDimension *heightAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutXAxisAnchor *centerXAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutYAxisAnchor *centerYAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutYAxisAnchor *firstBaselineAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutYAxisAnchor *lastBaselineAnchor API_AVAILABLE(ios(9.0));
@end

这里是一些用于自动布局的类, 这些类全部继承于NSLayoutAnchor, 以基类NSLayoutAnchor的一个方法示例:

- (NSLayoutConstraint *)constraintEqualToAnchor:(NSLayoutAnchor<AnchorType> *)anchor;

这里就使用了泛型进行约束, 虽然后这个方法是基类NSLayoutAnchor的方法, 但是由于参数中指定了泛型信息 NSLayoutAnchor<AnchorType>, 当在XCode中调用时, 提示如下:

image.png

这就约束了参数必须是NSLayoutAnchor<NSLayoutXAxisAnchor *> *, 为什么可以约束参数是这种? 我们点进去leftAnchor看一下:

@property(nonatomic,readonly,strong) NSLayoutXAxisAnchor *leftAnchor

正是由于 leftAnchor 在声明时就指定了AnchorType的泛型信息:

image.png

它的好处就是: 在基类中写了一个方法, 每个子类在声明时都指定了这个方法中参数的泛型信息, 子类对参数进行限制, 从而当我们传入的参数不匹配时可以给出合适的Warning:

UIView *view = UIView.new;
[self.view addSubview:view];
[view.leftAnchor constraintEqualToAnchor:self.view.centerYAnchor];
// Warning: Incompatible pointer types sending 'NSLayoutYAxisAnchor *' to parameter of type 'NSLayoutAnchor<NSLayoutXAxisAnchor *> * _Nonnull'

一个项目实例

再来看一个工作中的实际用法, 假设服务器返回的数据是code, message, data, 但是data的类型是不确定的, 我们就可以这样处理:

@interface MyBaseResponse<__covariant T> : NSObject

@property (nonatomic, assign) NSInteger code;
@property (nonatomic, copy) NSString *message;
@property (nonatomic, strong) T data;

@end