株式会社ZOZO の技術ブログ

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2016/03/24

Making Sequences work for you こんにちは！ VASILYのiOSエンジニアにこらすです。 SwiftのコントリビューターとSwift Evolution SE-0053 の作者です。他のOSSプロジェクトにも貢献してるので興味があれば Github でフォローしてください。今回のトピックはSwift2.0以降の SequenceType というプロトコルと、その内部的な動きについて紹介します。 class や struct を SequenceType プロトコルに準拠させると、 for in ループや map , filter などを使えるようになります。さあ、始めましょう！ struct Unique <T: Comparable> { private var backingStore : [T] = [] var count : Int { return backingStore.count } func setHas (element : T ) -> Bool { return backingStore.filter { $0 == element }.count != 0 } mutating func append (element : T ) { guard ! setHas(element) else { return } backingStore.append(element) } } この Unique という構造体はとてもシンプルです。 Comparable に準拠した型の要素を append すると内部的な配列に要素を追加します。配列中に同じ要素が存在する場合は追加しません。それでは Unique をテストしてみましょう！ var mySet = Unique < String > () // Our set can mySet.setHas( "A Careless Cat" ) //false mySet.append( "A Careless Cat" ) mySet.setHas( "A Careless Cat" ) //true mySet.append( "A Careless Cat" )　 //すでにある文字列 mySet.count //まだ1です！ //もうちょっと項目追加しましょう！ mySet.append( "A Dangerous Dog" ) mySet.append( "A Diamond Dog" ) mySet.append( "Petty Parrot" ) mySet.append( "North American Reckless Raccoon" ) mySet.append( "A Monadic Mole" ) 動物は十分入ったので、名前を print してみよう！ for animal in mySet { println(animal) } あれ？うまくいきませんね。。。: なぜうまくいかなかったかというと、 for in を使うために必要な実装が足りないからです。 Stringの配列で for in を書くのは、下記の書き方と同じです。 let vowels = [ "A" , "E" , "I" , "O" , "U" ] var gen = vowels.generate() while let letter = gen.next() { print(letter) } generate() は SequenceType プロトコルのメソッドです。 Unique は SequenceType プロトコルに準拠してないので for in が動かないのです。それでは、 SequenceType プロトコルに必要な条件を見て実装してみましょう！ public protocol SequenceType { associatedtype Generator : GeneratorType public func generate () -> Self.Generator } generate() の戻り値の型は型推論が効くので、 typealias Generator = ... を書く必要はありません。 Unique を SequenceType プロトコルに準拠させて、 generate() メソッドを実装するべきですが、まだ GeneratorType のことをよく知りません。それでは GeneratorType をチェックしましょう！ Generator とは？ public protocol GeneratorType { associatedtype Element public mutating func next () -> Self.Element ? } SequenceType と同じように一つのメソッドしかありません。 next() の戻り値の型は、 Element 型となっていますが型推論が効きます。 [String] であれば、実際には String になります。 Generator は next() メソッドで、保持しているデータを順番に返します。最後のデータを返したあと再度 next() を呼ぶと nil を返します。 GeneratorType を使い終わると再利用できません。同じデータセットをもう一度 GeneratorType で読みたければ、新しく GeneratorType を生成する必要があります。そして、 generate() を実装する時に戻り値の GeneratorType と他の GeneratorType 変数の状態を共有しないようにしなければいけません。基本的な上限がある GeneratorType : struct CountToGenerator : GeneratorType { private var limit : Int private var currentCount = 0 init (limit : Int ) { self .limit = limit } mutating func next () -> Int ? { guard currentCount < limit else { return nil } defer { currentCount += 1 } return currentCount } } var goTillTen = CountToGenerator(limit : 10 ) while let num = goTillTen.next() { print(num) } SequenceType と GeneratorType を学んだので、 Unique 専用の GeneratorType を作りましょう！ class UniqueGenerator <T>: GeneratorType { private var _generationMethod : () -> T ? init (_generationMethod : () -> T ?) { self ._generationMethod = _generationMethod } func next () -> T ? { return _generationMethod() } } extension Unique : SequenceType { func generate () -> UniqueGenerator <T> { var iteration = 0 return UniqueGenerator { if iteration < self .backingStore.count { let result = self .backingStore[iteration] iteration += 1 return result } return nil } } } ここまで学んだことで、 Unique の GeneratorType の実装ができましたが、もう少し短く書けます。 AnyGenerator というGenericタイプを使うと UniqueGenerator を作る必要がありません。 extension Unique : SequenceType { func generate () -> AnyGenerator <T> { var iteration = 0 return AnyGenerator { if iteration < self .backingStore.count { let result = self .backingStore[iteration] iteration += 1 return result } return nil } } } もう一度 for in ループを書きましょう！ for item in mySet { print(item) } やっと動きました！ map と filter も動きます！やった！ let cnt = mySet.map { Int( $0 .characters.count) } //[14, 15, 13, 12, 31, 14] mySet.filter { $0 .characters.first != "A" } //["Petty Parrot", "North American Reckless Raccoon"] Controlling Sequences with Sequences SequenceType の実装次第で、とても大きいリストや無限リストを作ることができます。そういったリストから先頭から n 個取り出そうとすると、そのまま使うと無限ループになってしまいます。例えば下記の ThePattern は無限リストです。 for in で使うと、 Generator が nil を返さないため、永遠に 0 か 1 を返します。 class ThePattern : SequenceType { func generate () -> AnyGenerator <Int> { var isOne = true return AnyGenerator { isOne = ! isOne return isOne ? 1 : 0 } } } // 無限ループ for i in ThePattern() { print(i) } この無限リストから class First <S: SequenceType>: SequenceType { private let limit : Int private var counter : Int = 0 private var generator : S.Generator init (_ limit : Int , sequence : S ) { self .limit = limit self .generator = sequence.generate() } func generate () -> AnyGenerator <S.Generator.Element> { return AnyGenerator { defer { self .counter += 1 } guard self .counter < self .limit else { return nil } return self .generator.next() } } } for item in First( 5 , sequence : ThePattern ()) { print(item) // 0 1 0 1 0 } いいですね！ First(n, sequence: s) を呼び出すと、 s の先頭 n 個の要素を取り出せます。 s が無限リストだとしても最初の n 個しかチェックしないので効率的です。まとめ配列のように扱うクラスやコンテナクラスであれば SequenceType プロトコルを採用しましょう。コードが読みやすくなりますし、自然に for in や map , filter を使えるようになります。ぜひ気軽に SequenceType のプロトコルを使ってみてください。最後に VASILYではSwift好きなiOSエンジニアを募集しています！興味があればぜひ応募してみてください。 https://www.wantedly.com/projects/27397 www.wantedly.com

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