25.1. 不透明类型解决的问题

举个例子,假设你正在写一个模块,用来绘制 ASCII 符号构成的几何图形。它的基本特征是有一个 draw() 方法,会返回一个代表最终几何图形的字符串,你可以用包含这个方法的 Shape 协议来描述:

protocol Shape {
    func draw() -> String
}
struct Triangle: Shape {
    var size: Int
    func draw() -> String {
        var result: [String] = []
        for length in 1...size {
            result.append(String(repeating: "*", count: length))
        }
        return result.joined(separator: "\n")
    }
}
let smallTriangle = Triangle(size: 3)
print(smallTriangle.draw())
// *
// **
// ***

你可以利用泛型来实现垂直翻转之类的操作,就像下面这样。然而,这种方式有一个很大的局限:翻转操作的结果会暴露我们用于构造结果的泛型类型:

struct FlippedShape<T: Shape>: Shape {
    var shape: T
    func draw() -> String {
        let lines = shape.draw().split(separator: "\n")
        return lines.reversed().joined(separator: "\n")
    }
}
let flippedTriangle = FlippedShape(shape: smallTriangle)
print(flippedTriangle.draw())
// ***
// **
// *

如下方代码所示,用同样的方式定义了一个 JoinedShape 结构体,能将几何图形垂直拼接起来。如果拼接一个翻转三角形和一个普通三角形,它就会得到类似于 JoinedShape, Triangle> 这样的类型。

struct JoinedShape<T: Shape, U: Shape>: Shape {
    var top: T
    var bottom: U
    func draw() -> String {
        return top.draw() + "\n" + bottom.draw()
    }
}
let joinedTriangles = JoinedShape(top: smallTriangle, bottom: flippedTriangle)
print(joinedTriangles.draw())
// *
// **
// ***
// ***
// **
// *

暴露构造所用的具体类型会造成类型信息的泄露,因为 ASCII 几何图形模块的部分公开接口必须声明完整的返回类型,而实际上这些类型信息并不应该被公开声明。输出同一种几何图形,模块内部可能有多种实现方式,而外部使用时,应该与内部各种变换顺序的实现逻辑无关。诸如 JoinedShapeFlippedShape 这样包装后的类型,模块使用者并不关心,它们也不应该可见。模块的公开接口应该由拼接、翻转等基础操作组成,这些操作也应该返回独立的 Shape 类型的值。