Swift中带associatedtype协议与Opaque Return Type问题求解

问题核心原因 #

Swift 中带associatedtype或者用到Self的协议属于存在型协议（PAT），不能直接作为类型声明使用，仅能作为泛型约束；而some不透明返回类型要求函数所有返回分支的实际类型完全一致，不同的协议遵守者即使满足同一协议约束，也不符合类型匹配要求。

可行解决方案（完全不修改原有定义代码） #

标准解决方案是实现类型擦除包装层，把关联类型的约束隐藏在包装层内部，对外暴露统一的无泛型类型：

struct AnyAnimal: AnimalProtocol {
    // 关联类型直接声明为NameProtocol，满足AnimalProtocol的约束要求
    typealias Name = NameProtocol
    
    // 内部持有原实例的方法和属性访问闭包，隐藏实际类型
    private let _cry: () -> String
    private let _getName: () -> Name
    
    var name: Name { _getName() }
    
    func cry() -> String { _cry() }
    
    // 泛型初始化方法，接受所有遵守AnimalProtocol的实例
    init<T: AnimalProtocol>(_ animal: T) {
        self._getName = { animal.name }
        self._cry = { animal.cry() }
    }
}

问题1：字典存储AnimalProtocol实例 #

把字典的值类型声明为AnyAnimal，存储时对实例做一层包装即可：

let animals: [String: AnyAnimal] = [
    "cat": AnyAnimal(Cat(name: CatName(literal: .Sam))),
    "dog": AnyAnimal(Dog(name: DogName(literal: .Jack)))
]
for (animal, entity) in animals {
    print("\(animal): \(entity.cry())")
}

运行后可以正常输出预期结果，cry()、name.rawValue等属性方法都可以正常调用。

问题2：函数返回不同类型的AnimalProtocol实例 #

把返回值类型改为AnyAnimal，每个返回分支做一层包装即可：

func animalCry(animal: String) -> AnyAnimal {
    switch animal {
    case "cat":
        return AnyAnimal(Cat(name: CatName(literal: .Sam))) 
    default:
        return AnyAnimal(Dog(name: DogName(literal: .Toby))) 
    }
}

集合存储带内嵌泛型不同类型的最佳实践 #

• 优先使用类型擦除Wrapper：也就是上述演示的AnyXXX模式，是Swift官方标准库通用的实现方案，比如系统内置的AnyHashable、AnySequence都用了相同的逻辑，不会侵入原有业务代码，符合开闭原则，新增协议遵守者时不需要修改包装层代码。
• 如果所有协议遵守者都是类类型，也可以抽离无关联类型的父类，但灵活性远低于类型擦除，且会强制业务类使用继承，侵入性较高。
• 仅在不需要对外暴露关联类型相关能力时，可以选择把协议的关联类型去掉，直接用约束类型声明属性，该方案需要修改原有协议定义，不适用于现有代码不可修改的场景。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Silo QIAN