Swift: 关于泛型函数和关联类型的问题

Question

说，我有一个关联类型的协议：

protocol Model {
    associatedtype ModelType
}

并且有一个符合此协议的通用结构：

struct Implementation<T>: Model {
    typealias ModelType = T
}

现在，我想向该结构添加一个实例方法，接受并returning 抽象Model 类型的值：

struct Implementation<T>: Model {
    typealias ModelType = T
    func test<M: Model>(model: M) -> M {
        return model
    }
}

编译没有错误。我想更进一步，确保 model 参数和 test(model:) 方法的 return 值与 Implementation 实例具有相同的关联 ModelType此方法调用于：

struct Implementation<T>: Model {
    typealias ModelType = T
    func test<M: Model>(model: M) -> M where M.ModelType == T {
        return model
    }
}

编译没有错误，并且按预期工作。如果有第二种类型符合 Model…

struct Alternative<T>: Model {
    typealias ModelType = T
}

…，只有当它具有相同的关联 ModelType 时，我才能将此类型的实例传递给 test(model:) 方法。也就是说，下面的代码编译...

let implementation = Implementation<Int>()
let alternativeA = Alternative<Int>()
_ = implementation.test(model: alternativeA)

…，而下面的代码：

let implementation = Implementation<Int>()
let alternativeB = Alternative<String>()
_ = implementation.test(model: alternativeB)

... 编译失败并出现错误，

Instance method 'test(model:)' requires the types 'Int' and 'Alternative<String>.ModelType' (aka 'String') be equivalent

现在，在某些情况下，test(model:) 方法应该 return self。如果我将其更改为（始终）return self，但是...

struct Implementation<T>: Model {
    typealias ModelType = T
    func test<M: Model>(model: M) -> M where M.ModelType == T {
        return self
    }
}

…，我会收到一条错误消息，

Cannot convert return expression of type 'Implementation<T>' to return type 'M'

这令人困惑，因为很明显，self 的类型应该匹配所有给定的约束。（或者不是吗？）

该错误实际上与 where 子句无关。如果我放弃它……

struct Implementation<T>: Model {
    typealias ModelType = T
    func test<M: Model>(model: M) -> M {
        return self
    }
}

…，错误将持续存在：

Cannot convert return expression of type 'Implementation<T>' to return type 'M'

为什么我会收到此错误，我如何 return self 使用此方法？

（我正在使用 Swift 5.3.2 以防万一。）

Answer 1

您收到此错误，因为确实 self 不匹配所有给定的约束。通过声明 func test<M: Model>(model: M) -> M where M.ModelType == T，你只是说这种类型 M（它只存在于调用你的 test 函数的上下文中）是一个 Model，它是 ModelType 与 self 的 ModelType 相同。然而，这并不意味着 Self 和 M 是等价的。

使用上面的类型的一个小例子：

假设 self 是 Implementation<Int> 的实例。在调用 test(model:) 的上下文中，M 可以是 Implementation<Int> 或 Alternative<Int>。在第一种情况下返回 self 不是问题，因为两个实例具有相同的类型。但是，在第二种情况下，您可以将 Implementation<Int> 分配给 Alternative<Int>.

var a = Alternative<Int>()
let x = Implementation<Int>()
// This would assign something of type `Implementation<Int>` to a variable that
// may only contain `Alternative<Int>`.
var a = x.test(model: a)

我确信在 Swift 中有一种方法可以实现您想要实现的目标，但解决方案完全取决于那是什么。

Answer 2

泛型函数总是尝试从上下文和编译时推断类型

// func test<M: Model>(_ model: M) -> M
test(Alternative<Int>())

被视为具体类型函数

func test(_ model: Alternative<Int>) -> Alternative<Int>

所以你做不到

struct Implementation<T>: Model {
    typealias ModelType = T
    func test(_ model: Alternative<Int>) -> Alternative<Int> {
        return self // Implementation<T>, type mismatch
    }
}

此外，如果您对类型中的泛型函数使用泛型约束

struct Implementation<T>: Model {
    typealias ModelType = T
    func test<M: Model>(_ model: M) -> M where M.ModelType == T {
        return model
    }
}

对于Implementation<Int>翻译成类似

extension Implementation where T == Int {
    func test<M: Model>(_ model: M) -> M where M.ModelType == Int {
        return model
    }
}

约束阻止您调用

Implementation<Int>().test(Alternative<String>())

也许这个提议会让你解决这个问题，但我认为这仍然是不可能的，因为这种情况无法在编译时解决。 Proposal

我不确定您是否真的想 return 从您的方法中自我或建模，也许最好将您的模型作为 inout 参数传递。如果你仍然想 return 自己，你可以这样做

struct Implementation<T>: Model {
    typealias ModelType = T
    func test<M: Model>(_ model: M) -> Self where M.ModelType == T {
        return self
    }
}

您可以重载此方法让编译器决定（根据上下文）使用什么

struct Implementation<T>: Model {
    typealias ModelType = T
    func test<M: Model>(_ model: M) -> Self where M.ModelType == T {
        return self
    }

    func test<M: Model>(_ model: M) -> T where M.ModelType == T {
        return model
    }
}

但如果 M == Self

可能会导致一些类型推断问题

顺便说一句，您已经通过创建协议见证为您的协议创建了存在

Protocol wintesses

此外，我不确定您是否真的需要为您的 Model 协议创建一些见证类型，也许您可以仅使用具有通用约束的 Implementation<T> 扩展来概括您的工作

Swift: 关于泛型函数和关联类型的问题

Swift: Question on Generic Functions and Associated Types

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