Comment utiliser les fermetures dans les algorithmes et la gestion des tâches en programmation

Les fermetures (closures) constituent une partie essentielle de la programmation fonctionnelle et sont utilisées dans de nombreux langages, y compris Swift. Leur flexibilité permet de créer des comportements modulables et réutilisables dans le code. Si un algorithme ne nécessite qu'une seule fermeture, cela peut suffire à exécuter des tâches simples. Toutefois, dans des cas plus complexes où plusieurs fermetures doivent être utilisées ou partagées, il devient nécessaire de les définir de manière à pouvoir les réutiliser efficacement. Une technique courante consiste à assigner des fermetures à des constantes, permettant ainsi d'utiliser une fermeture dans plusieurs contextes ou pour différents tableaux.

Prenons l'exemple de deux fermetures simples qui accomplissent des tâches différentes pour chaque élément d'un tableau. La première fermeture affiche un message de bienvenue pour chaque invité, tandis que la deuxième fermeure exprime des adieux pour chacun d'eux :

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let greetGuest = { (name:String) -> Void in 

    print("Hello guest named \(name)") 
}
let sayGoodbye = { (name:String) -> Void in 
    print("Goodbye \(name)") 
}

swift
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guests.map(greetGuest) 
guests.map(sayGoodbye)

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let greetGuest2 = { (name:String) -> Void in 
    if (name.hasPrefix("K")) { 
        print("\(name) is on the guest list") 
    } else { 
        print("\(name) was not invited") 
    } 
}

Cet exemple montre que les fermetures permettent une manipulation avancée des données, en plus d'exécuter des actions simples.

Un autre aspect puissant des fermetures est leur capacité à capturer et à mémoriser des références aux variables ou constantes définies dans le contexte dans lequel elles sont créées. Cela signifie qu'une fermeture peut utiliser une constante définie en dehors d'elle, mais elle ne peut pas modifier directement les variables à l'intérieur de la fonction qui les contient. Prenons un exemple où une fonction analyse les températures des sept derniers jours dans une certaine localité et accepte une fermeture pour effectuer une analyse des données :

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func analyzeTemperatures(analysis:([Int])->Void) { 

    let tempArray = [72,74,76,68,70,72,66] 
    analysis(tempArray) 
}

La fonction analyzeTemperatures prend un tableau de températures et le passe à la fermeture pour une analyse. La fermeture peut ensuite utiliser des variables définies en dehors d’elle, mais ne peut pas les modifier directement :

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let threshold = 71 

let daysAboveTemperature = { (temperatures: [Int]) in 

    var aboveThresholdCount = 0 
    for temperature in temperatures { 
        if temperature > threshold { 
            aboveThresholdCount += 1 
        } 
    } 
    print("Number of days above \(threshold)°F: \(aboveThresholdCount)") 
}

Ce code illustre comment la fermeture peut accéder à la variable threshold définie en dehors de la fermeture pour effectuer un comptage des jours où les températures dépassent un certain seuil.

Si l’on souhaite modifier des variables à l’extérieur de la fermeture, il suffit de les déclarer en dehors de celle-ci, comme montré dans cet exemple :

swift
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let threshold = 71 

var aboveThresholdCount = 0 
let daysAboveTemperature = { (temperatures: [Int]) in 
    for temperature in temperatures { 
        if temperature > threshold { 
            aboveThresholdCount += 1 
        } 
    } 

    print("Number of days above \(threshold)°F: \(aboveThresholdCount)") 

}
analyzeTemperatures(analysis: daysAboveTemperature)

Cet exemple démontre que, même si une fermeture ne peut pas modifier directement une variable locale à la fonction, elle peut en revanche interagir avec des variables externes.

Les fermetures peuvent également être utilisées de manière plus avancée, notamment dans des scénarios où plusieurs fermetures doivent être traitées à la fois. C'est là qu'interviennent les fermetures finales multiples. Lorsqu'une fonction accepte plusieurs fermetures, elles peuvent être passées à l'extérieur des parenthèses de la fonction et être étiquetées pour indiquer leur fonction spécifique, ce qui est très utile lorsqu'il y a des comportements conditionnels comme le succès et l’échec :

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func performTask(success: () -> Void, failure: () -> Void) { 
    let taskSucceeded = Bool.random() 
    if taskSucceeded { 
        success() 
    } else { 
        failure() 
    } 
}

Les fermetures ne se limitent pas à des opérations basiques ou conditionnelles. Elles sont également utilisées dans des systèmes plus complexes, comme les systèmes de gestion de logs. Un exemple de ce type est un système de log où différents niveaux de messages (information, avertissement, erreur) sont gérés de manière flexible à l'aide de fermetures enregistrées en fonction de leur niveau :

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enum LogLevel { 

    case info, warning, error 
} 
class Logger { 
    typealias logLevelHandler = (String) -> Void 

    private var handlers: [LogLevel: [logLevelHandler]] = [:] 

    func registerHandler(for level: LogLevel, handler: @escaping logLevelHandler) { 
        if handlers[level] == nil { 
            handlers[level] = [] 
        } 
        handlers[level]?.append(handler) 
    } 
    func log(_ message: String, level: LogLevel) { 
        if let levelHandlers = handlers[level] { 
            for handler in levelHandlers { 
                handler(message) 
            } 
        } 
    } 
}

Ici, des fermetures sont enregistrées pour chaque niveau de log, permettant ainsi une gestion centralisée des logs dans un système. L'utilisation du mot-clé @escaping est essentielle, car elle permet de gérer des fermetures qui peuvent être exécutées après le retour de la fonction (par exemple dans des tâches asynchrones).

Comment utiliser les types génériques et les extensions conditionnelles en Swift pour améliorer la flexibilité et la réutilisabilité du code

Lorsqu'on crée une instance d'une classe générique en Swift, comme une liste typée, le type des éléments stockés est défini par le paramètre générique de la classe. Par exemple, si nous créons une instance d'une liste de chaînes de caractères (String), la classe List contiendra un tableau de chaînes de caractères. Si l'on crée une liste d'entiers (Int), le tableau contiendra des instances de type entier. Ce mécanisme permet une grande flexibilité en programmant, car il permet de réutiliser le même type générique pour différents types de données.

Un exemple simple d'une classe List qui peut contenir n'importe quel type d'élément serait le suivant :

swift
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class List<T> {
    private var items = [T]()
    func add(item: T) {
        items.append(item)
    }

    func getItemAtIndex(index: Int) -> T? {

        if items.count > index {
            return items[index]
        } else {
            return nil
        }
    }
}

Dans cet exemple, nous définissons un tableau items qui stocke des éléments du type générique T. Le type T est défini lors de l'instanciation de la classe. Par exemple, si nous créons une instance de List pour stocker des chaînes de caractères, le type T devient String :

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var stringList = List<String>()

stringList.add(item: "Hello")
stringList.add(item: "World")
print(stringList.getItemAtIndex(index: 1)!) // Affiche "World"

Extensions conditionnelles avec des types génériques

Une des caractéristiques les plus puissantes des génériques en Swift est la possibilité d'ajouter des extensions conditionnelles à un type générique en fonction de certaines contraintes. Par exemple, imaginons que nous souhaitons ajouter une méthode sum() à notre classe List, mais uniquement si le type contenu dans la liste est un type numérique (conformant au protocole Numeric).

L'extension suivante ajoute la méthode sum() à toute instance de List où le type T est conforme au protocole Numeric :

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extension List where T: Numeric {

    func sum() -> T {
        return items.reduce(0, +)
    }
}

Dans cet exemple, la méthode sum() additionne tous les éléments de la liste, mais elle ne sera disponible que si T est un type numérique. Par exemple, si nous créons une instance de List avec des entiers, la méthode sum() sera accessible :

swift
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var list = List<Int>()

list.add(item: 2)
list.add(item: 4)
list.add(item: 6)
print(list.sum()) // Affiche 12

Si nous tentons d'utiliser cette méthode sur une liste contenant des chaînes de caractères, elle ne sera tout simplement pas disponible.

Ajout conditionnel de fonctions

En plus des extensions conditionnelles, il est également possible d'ajouter des fonctions conditionnelles directement dans un type générique. Cela permet de définir plusieurs méthodes au sein d'une même extension tout en appliquant des contraintes différentes à chaque méthode. Par exemple, nous pouvons ajouter une fonction sorted() uniquement si T est un type qui respecte le protocole Comparable :

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extension List {

    func sum() -> T where T: Numeric {

        return items.reduce(0, +)
    }
    func sorted() -> [T] where T: Comparable {
        return items.sorted()
    }
}

Dans cet exemple, la méthode sum() sera ajoutée uniquement pour les types numériques, tandis que la méthode sorted() sera ajoutée pour les types qui peuvent être comparés, comme les entiers, les chaînes de caractères, etc.

Conformité conditionnelle à un protocole

La conformité conditionnelle à un protocole permet à un type générique de se conformer à un protocole uniquement si le type qu'il contient répond à certaines conditions. Prenons l'exemple de la conformité de notre classe List au protocole Equatable (qui permet de comparer deux instances de types pour vérifier leur égalité), mais seulement si le type T lui-même est conforme à Equatable.

swift
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extension List: Equatable where T: Equatable {

    static func == (l1: List, l2: List) -> Bool {
        if l1.items.count != l2.items.count {
            return false
        }
        for (e1, e2) in zip(l1.items, l2.items) {
            if e1 != e2 {
                return false
            }
        }
        return true
    }
}

Ici, nous avons défini l'opérateur == pour comparer deux instances de List. Cela ne sera applicable que si T est conforme à Equatable. Dans le cas où T n'est pas équatable, l'extension ne sera pas appliquée.

Subscripts génériques

Enfin, une autre manière d'ajouter de la flexibilité à vos types génériques en Swift est l'utilisation de subscripts génériques. Ces subscripts permettent de rendre les sous-indices d'une collection flexibles en fonction de leur type de données. En effet, nous pouvons définir un subscript générique dont les paramètres ou le type de retour peuvent être des types génériques.

swift
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class MyClass<T> {

    private var items = [T]()
    subscript(index: Int) -> T {
        return items[index]
    }
}

Dans cet exemple, le subscript permet d'accéder à un élément du tableau items de type générique T. Cela permet de manipuler des données de manière générique tout en maintenant une forte sécurité de type.

Les concepts abordés permettent de concevoir des structures de données et des fonctions génériques extrêmement flexibles et réutilisables, qui peuvent être adaptées à différents types de données sans avoir à réécrire du code. La gestion des extensions conditionnelles et de la conformité conditionnelle est particulièrement puissante, car elle permet de n'ajouter des fonctionnalités qu'aux types qui en ont besoin, réduisant ainsi la complexité et améliorant la performance du programme.

Comment utiliser les sous-indices personnalisés pour améliorer votre code en Swift ?

Les sous-indices en Swift sont un moyen puissant de rendre l'accès aux données plus intuitif et concis. Cependant, leur utilisation doit être maîtrisée pour éviter des complexités inutiles. Il existe plusieurs types de sous-indices : simples, multidimensionnels, avec des noms externes et des extensions de types. Chacun d'eux peut répondre à des besoins spécifiques, mais il est essentiel de comprendre leur rôle et de les utiliser à bon escient.

Les sous-indices simples, par exemple, sont courants pour accéder à des éléments dans des structures de données comme des tableaux. Swift permet de définir des sous-indices personnalisés afin d’accéder à des données de manière similaire à l'accès à un tableau. Toutefois, l’ajout de noms externes dans les sous-indices peut parfois rendre le code plus difficile à comprendre, surtout lorsqu'ils ne sont pas nécessaires pour distinguer des sous-indices multiples du même type. Il est donc conseillé de les utiliser uniquement lorsqu'ils apportent une réelle valeur ajoutée, c'est-à-dire lorsque plusieurs sous-indices nécessitent une distinction explicite.

Un exemple simple d'utilisation des sous-indices personnalisés en Swift pourrait être l'implémentation d'un tableau de multiplication. On peut définir un sous-indice pour accéder aux résultats d'une multiplication par un facteur spécifique. Par exemple, un sous-indice multiplication appliqué à un tableau permettrait de multiplier chaque élément par un certain nombre de façon concise et directe. Il en va de même pour un sous-indice addition qui pourrait ajouter une valeur à chaque élément du tableau.

Les sous-indices multidimensionnels sont utilisés lorsque vous devez manipuler des structures de données plus complexes, comme des matrices. Par exemple, un jeu de morpion (Tic-Tac-Toe) peut être représenté sous forme d’un tableau à deux dimensions, où chaque case est accessible via des indices de type (x, y). Un sous-indice multidimensionnel permettrait de définir et de récupérer les valeurs à des coordonnées spécifiques sur le plateau de jeu, facilitant ainsi la gestion des mouvements des joueurs.

Prenons l'exemple suivant pour un jeu de morpion :

swift
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struct TicTacToe {

    var board = [["", "", ""], ["", "", ""], ["", "", ""]]

    subscript(x: Int, y: Int) -> String {

        get {
            return board[x][y]
        }
        set {
            board[x][y] = newValue
        }
    }
}

Ici, nous définissons un tableau 3x3 représentant le plateau de jeu, et nous utilisons un sous-indice à deux dimensions pour accéder à chaque case du tableau. Cela permet de manipuler facilement l’état du jeu, en plaçant les pièces des joueurs aux coordonnées correspondantes.

swift
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struct SayHello {

    subscript(messageText message: String, messageName name: String, number: Int) -> [String] {

        var retArray: [String] = []
        for _ in 0..<number {
            retArray.append("\(message) \(name)")
        }
        return retArray
    }
}

Dans cet exemple, le sous-indice génère un tableau de chaînes de caractères, chacune contenant un message personnalisé répété un certain nombre de fois, selon l’entier passé en paramètre.

Voici comment vous pourriez procéder pour ajouter un sous-indice à String afin d'accéder à ses caractères par leur index :

swift
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extension String {
    subscript(index: Int) -> Character? {
        guard index >= 0 && index < self.count else {
            return nil
        }

        return self[self.index(self.startIndex, offsetBy: index)]

    }
}

Avec ce sous-indice, vous pouvez facilement accéder à un caractère précis dans une chaîne en utilisant un indice :

swift
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let myString = "Hello World"
let char = myString[1]  // Retourne 'e'

L’essentiel est de bien comprendre que, bien que les sous-indices apportent une grande flexibilité, leur utilisation doit être raisonnée. Lorsqu’ils sont utilisés de manière appropriée, ils peuvent rendre le code plus lisible, plus simple à maintenir et plus facile à comprendre pour les autres développeurs. Mais, à l’inverse, leur usage excessif ou maladroit peut introduire des ambiguïtés et des complexités inutiles dans un projet.

La conception orientée protocole dans Swift : Une approche essentielle pour les développeurs

Le langage Swift ne se contente pas de promouvoir une conception orientée protocole (POP) dans nos bases de code, mais c'est également la manière dont la bibliothèque standard de Swift est conçue. Lorsque l'on explore la documentation de la bibliothèque standard de Swift, il devient rapidement évident que cette bibliothèque est développée en suivant une conception orientée protocole. Prenons un exemple concret : si l'on consulte la documentation du type entier (Integer), on constate que ce type adopte 34 protocoles, parmi lesquels on trouve des protocoles comme :

• BinaryInteger

• Comparable

• Decodable

• Encodable

• EntityIdentifierConvertible

• Equatable

• Numeric

• SignedInteger

• SignedNumeric

De nombreux types de la bibliothèque standard sont construits autour des protocoles, offrant ainsi une grande flexibilité et interopérabilité. Cette philosophie de conception se reflète dans l'utilisation étendue de protocoles tels qu'Equatable, Comparable, et Collection, qui définissent des interfaces et comportements communs que plusieurs types adoptent. En comprenant et en utilisant une conception orientée protocole, les développeurs peuvent exploiter pleinement les capacités de Swift.

Dans cette section, nous avons exploré les principes fondamentaux de la POP (Programmation Orientée Protocole) en Swift, afin de mieux comprendre les différences avec la programmation orientée objet (OOP). La conception orientée protocole dans Swift met l'accent sur l'utilisation des protocoles et des extensions de protocoles, contrairement à la OOP traditionnelle qui se concentre sur les classes et les hiérarchies de classes.

Les techniques clés de la POP ont été abordées, y compris l'héritage de protocoles, la composition de protocoles et les extensions de protocoles. L'héritage de protocoles permet à un protocole d'adopter les exigences d'un autre, créant ainsi des protocoles plus spécifiques et ciblés. La composition de protocoles permet aux types de se conformer à plusieurs protocoles, offrant ainsi une grande flexibilité et la possibilité de construire des fonctionnalités complexes à partir de composants plus simples. Les extensions de protocoles fournissent des implémentations par défaut pour les méthodes et propriétés des protocoles, permettant aux types conformes de recevoir automatiquement des fonctionnalités sans code redondant.

Enfin, il a été souligné que la bibliothèque standard de Swift est développée en utilisant une approche orientée protocole. En examinant la documentation, il est devenu évident que la plupart des types de la bibliothèque standard sont construits autour de protocoles, assurant ainsi une grande flexibilité et interopérabilité. Cette philosophie de conception, évidente dans des protocoles tels qu'Equatable, Comparable et Collection, souligne la puissance et l'efficacité d'une approche orientée protocole, encourageant les développeurs à adopter ces principes dans leur propre base de code.

Un autre aspect essentiel à prendre en compte est la manière dont la POP permet non seulement une flexibilité, mais aussi une évolutivité. L'un des avantages majeurs réside dans le fait que les protocoles sont déconnectés des implémentations concrètes, permettant ainsi de changer les détails d'une implémentation sans affecter les autres parties du système. De plus, la séparation des responsabilités par le biais des protocoles facilite les tests unitaires et la maintenance du code à long terme. Cela incite les développeurs à concevoir des architectures plus modulaires et réutilisables.

Il est également crucial de comprendre que, bien que la POP soit un pilier fondamental dans Swift, sa bonne utilisation nécessite une certaine discipline dans la gestion de la complexité. Par exemple, une trop grande fragmentation des protocoles peut entraîner une surcharge cognitive, et la composition excessive de protocoles peut compliquer la compréhension du code. Un équilibre entre la simplicité et la flexibilité doit toujours être recherché.