Swift中如何定义类似CGFloat.infinity的CGFloat自定义静态值

CGFloat.infinity打印为inf的本质，是它属于IEEE 754浮点数标准定义的特殊值，Swift对这类特殊值的打印逻辑做了内置实现。我们没法给浮点数原生新增特殊值类型，但可以利用带自定义载荷的安静NaN（非数）实现完全一致的效果：

• IEEE 754标准允许NaN值携带自定义载荷信息，我们可以指定一个全局唯一的NaN位模式作为cool的底层存储
• 重写CGFloat的字符串描述逻辑，识别到这个特定位模式时返回cool，其余场景完全保留原有打印行为，不影响普通数值、inf、普通NaN的原有表现

完整代码 #

import CoreGraphics

extension CGFloat {
    // 自定义cool值的唯一NaN载荷，用"COOL"对应的十六进制值，避免和系统生成的NaN冲突
    private static let coolPayload: UInt64 = 0x434F4F4C
    
    static let cool: CGFloat = {
        var basePattern = CGFloat.quietNaN.bitPattern
        if MemoryLayout<CGFloat>.size == 8 {
            // 64位环境下CGFloat底层为Double，载荷占低51位
            basePattern = (basePattern & ~0x7FFFFFFFFFFFF) | coolPayload
        } else {
            // 32位环境下CGFloat底层为Float，载荷占低22位
            basePattern = (basePattern & ~0x3FFFFF) | UInt32(coolPayload & 0x3FFFFF)
        }
        return CGFloat(bitPattern: basePattern)
    }()
    
    public var description: String {
        // 识别自定义cool值
        if isNaN {
            let currentPayload: UInt64
            if MemoryLayout<CGFloat>.size == 8 {
                currentPayload = bitPattern & 0x7FFFFFFFFFFFF
            } else {
                currentPayload = UInt64(bitPattern & 0x3FFFFF)
            }
            if currentPayload == Self.coolPayload {
                return "cool"
            }
        }
        // 非cool值走原生打印逻辑，不破坏原有行为
        return String(describing: (self as NSNumber).doubleValue)
    }
}

测试验证 #

func test() {
    let value1: CGFloat = .infinity
    let value2: CGFloat = .cool
    let value3: CGFloat = 0
    let value4: CGFloat = .nan
    
    print(value1) // 输出 inf
    print(value2) // 输出 cool
    print(value3) // 输出 0.0
    print(value4) // 输出 nan
}

说明 #

• CGFloat.cool是实打实的CGFloat类型，不是包装类型或者字符串，可以直接参与所有CGFloat支持的运算
• 由于其本质是NaN值，参与运算后的结果和系统原生NaN、inf的行为逻辑保持一致
• 只要自定义的载荷值不与系统生成的NaN载荷冲突，就不会出现识别错误的问题

内容的提问来源于stack exchange，提问作者swiftPunk