Swift中如何创建约束于Range/ClosedRange的特定取值数值类型？

太懂这种纠结了——想直接用原生数值类型，但又要强制限定在某个Range/ClosedRange里，既要能像普通数字一样随便用，又不想搞麻烦的类型转换，更别提像ObtuseAngle这种场景，枚举所有可能值完全不现实对吧？

目前原生语言（默认你用的是Swift，毕竟提到了Range/ClosedRange）并没有直接支持带范围约束的数值类型，但我们可以通过几种自定义方案解决这个问题：

1. 泛型包装类型（最灵活） #

封装一个泛型的约束数值类型，内部持有原始值，初始化时做范围校验，再通过重载运算符让它像原生数值一样使用。比如：

struct ConstrainedNumber<T: Comparable & Numeric>: Comparable, Numeric {
    let rawValue: T
    let allowedRange: ClosedRange<T>
    
    init(_ value: T, in range: ClosedRange<T>) throws {
        guard range.contains(value) else {
            throw RangeError.outOfBounds
        }
        self.rawValue = value
        self.allowedRange = range
    }
    
    // 重载加法运算符，自动校验结果范围
    static func + (lhs: Self, rhs: Self) throws -> Self {
        guard lhs.allowedRange == rhs.allowedRange else {
            throw RangeError.mismatchedRanges
        }
        let result = lhs.rawValue + rhs.rawValue
        return try Self(result, in: lhs.allowedRange)
    }
    
    // 按需实现Numeric、Comparable协议的其他必要方法...
}

enum RangeError: Error {
    case outOfBounds
    case mismatchedRanges
}

用在VolumeLevel场景时，你可以直接创建try ConstrainedNumber(0.6, in: 0...1)，而且通过运算符重载，它能像普通Double一样做加减乘除，还会自动保证结果在合法范围内。对于ObtuseAngle，只需要把范围设为90..<180（或闭区间90...179.999...），初始化时自动校验就行，完全不用枚举值。

2. 属性包装器（适合结构体/类内使用） #

如果只是在某个模型里需要带约束的数值，属性包装器会更简洁，还能自动把超出范围的值“钳位”到合法区间：

@propertyWrapper
struct Clamped<T: Comparable & Numeric> {
    private var value: T
    let range: ClosedRange<T>
    
    init(wrappedValue: T, range: ClosedRange<T>) {
        self.range = range
        self.value = min(max(wrappedValue, range.lowerBound), range.upperBound)
    }
    
    var wrappedValue: T {
        get { value }
        set { value = min(max(newValue, range.lowerBound), range.upperBound) }
    }
}

struct AudioConfig {
    @Clamped(range: 0...1) var volume: Double
}

这种方式不需要处理错误，赋值时会自动修正超出范围的值，非常适合音量这种场景。

3. 扩展原生类型（凑合用，但有局限） #

你也可以给原生数值类型加扩展，添加带校验的初始化方法，但这种方式没法从类型层面区分“普通数值”和“带约束的数值”，只能在运行时检查：

extension Double {
    init(volume value: Double) throws {
        guard (0...1).contains(value) else {
            throw RangeError.outOfBounds
        }
        self = value
    }
}

缺点是没法强制调用这个初始化方法，别人还是可能直接用普通Double，所以不太推荐。

总结一下，泛型包装类型是最灵活的方案，能兼顾类型安全和使用便捷性；属性包装器适合局部场景；扩展原生类型只能作为临时方案。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者natevw