swift - 为什么要限制带有 Self 或 associatedtype 的协议(protocol)？

Question

在设计 API 时，我在每个角落都会遇到这个问题:

Protocol can only be used as a generic constraint because it has Self or associatedType requirements

这意味着如果您计划单独使用协议(protocol)类型，您基本上不能在协议(protocol)级别使用 Self 或 associatedtype —— 否则需要类型本身是通用的级联失控。

这很烦人(阅读:几乎不可能设计合理的 API，例如公开协议(protocol)但隐藏实现)。例如，你不能有一个简单的数据容器协议(protocol):

protocol DataContainer: Equatable {
    var id: Int { get }
    var content: Data { get }
}

问题是 Equatable 需要静态函数 ==，当然，它是使用 Self 表示的。因此，您不能拥有像 [DataContainer] 这样的类型，或任何数量的其他自然事物。我首先遇到了用户组(数组)(可能是三种不同类型之一)。

“官方”推荐的“解决方案”是使用委托(delegate)/包装结构来消除类型变量，例如 AnyDataContainer。这感觉像是一个相当愚蠢的变通方法，不是正确的 API 设计。

老实说，我不明白为什么类型系统有这个限制。原因是什么？为什么编译器不能为每个协议(protocol) P 隐式创建 AnyP 来绕过它？

Answer 1

这是我能想到的一个原因，实际上也不需要神秘的设置。基于问题中的示例，假设我们可以有这样的代码:

func contained(element: DataContainer, in list: [DataContainer]) -> Bool {
    for elem in list {
        if elem == element {
            return true
        }
    }
    return false
}

Swift 编译器想要静态分派(dispatch) ==;但它不能!它没有可以选择的单一实现；每个数组元素都可能有自己的类型，因此 == 的实现，而 element 可能有一个完全不同的类型。因此，编译器禁止使用手头的代码。

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另外两个想法。

1. 我认为编译器过于具有防御性。下面的代码可以很容易地编译，例如:

   func contained(id: Int, in list: [DataContainer]) -> Bool {
       for elem in list {
           if elem.id == id {
               return true
           }
       }
       return false
   }
   

   在这里，我们不需要知道数组元素的确切类型；他们每个人都有一个 Int 属性 id 的 promise 就足够了!

   因此它可以允许使用像 [DataContainer] 这样的类型，只要所有访问的属性都可以静态解析。

2. 如果在何处分派(dispatch)和/或存在通用实现没有歧义，编译器可以允许 Self 引用。例如(伪代码):

   extension DataContainer {
       static func ==<T: DataCointainer, U: DataContainer>(lhs: T, rhs:U) -> Bool {
           guard T == U else {
               return false
           }
   
           return T.==(lhs, rhs as! T)
       }
   }
   

   这样的默认实现可以在上述使用上下文中使用，即如果没有足够的类型信息可用于静态选择实现。

我不知道是否可以通过类似的想法解决通用协议(protocol)的所有问题，以及我们是否会在此过程中遇到进一步的限制。