Comment les types génériques et les types associés transforment notre gestion des structures et protocoles en Swift

Les types génériques en Swift sont une fonctionnalité puissante qui permet de rendre le code plus flexible et réutilisable tout en maintenant une forte sécurité de type. Lorsqu'on définit des sous-scripts ou des protocoles avec des types génériques, on peut travailler avec des valeurs de types indéfinis, tout en imposant des contraintes qui garantissent que ces types respectent certaines propriétés. Cette approche est essentielle pour créer des structures et des fonctions réutilisables sans compromettre la sécurité des types.

Prenons l'exemple d'un sous-script générique. Imaginons une structure qui utilise un sous-script pour accéder à un élément et obtenir sa valeur de hachage :

swift
Copy code
struct HashProvider {

    subscript<T>(item: T) -> Int {
        return item.hashValue
    }
}

Un autre exemple de sous-script générique consiste à retourner un type générique comme résultat. Prenons un dictionnaire, où la clé est une chaîne de caractères et la valeur peut être de n'importe quel type :

swift
Copy code
subscript<T>(key: String) -> T? {
    return dictionary[key] as? T
}

En parallèle, les types associés sont également cruciaux dans la définition de protocoles génériques. Un type associé agit comme un placeholder pour un type que l'on ne connaît pas encore, mais qui sera spécifié lors de l'adoption du protocole. Cela permet à un protocole d'être utilisé de manière flexible avec différents types. Prenons l'exemple d'un protocole de gestion de file d'attente :

swift
Copy code
protocol QueueProtocol {
    associatedtype QueueType

    mutating func add(item: QueueType)

    mutating func getItem() -> QueueType?
    func count() -> Int
}

Ici, le type associé QueueType sera défini plus tard, et c'est ce type qui sera utilisé dans les méthodes du protocole. Ce modèle permet de créer des protocoles très génériques tout en restant spécifiques au type de données que l’on souhaite manipuler.

Lorsqu'un protocole avec des types associés est adopté, le type associé doit être spécifié de manière explicite. Par exemple, pour une file d'attente d'entiers :

swift
Copy code
class IntQueue: QueueProtocol {

    var items = [Int]()
    func add(item: Int) {
        items.append(item)
    }
    func getItem() -> Int? {
        return items.isEmpty ? nil : items.removeFirst()
    }
    func count() -> Int {
        return items.count
    }
}

Ici, nous remplaçons le type associé QueueType par Int, ce qui permet à la classe IntQueue d'agir comme une file d'attente de nombres entiers.

Mais les types associés ne se limitent pas à de simples substitutions de types. Il est aussi possible d'ajouter des contraintes de types. Par exemple, un protocole peut imposer qu'un type associé respecte certaines propriétés d'un autre protocole :

swift
Copy code
associatedtype QueueType: Hashable

Cela garantit que tous les éléments de la file d'attente doivent être conformes au protocole Hashable, ce qui pourrait être utile pour des opérations comme le hachage ou l’égalité.

Une autre évolution importante est l’introduction des existentials ouverts implicites en Swift 5.7. Avant cette version, les protocoles contenant des types associés ou des exigences de self ne pouvaient pas être utilisés directement comme types. Cela compliquait l'utilisation de certains protocoles dans des contextes génériques. L’ajout du mot-clé any permet maintenant de résoudre ce problème en permettant au compilateur Swift d'inférer dynamiquement le type sous-jacent d’un protocole existentiel. Voici un exemple avant et après l’introduction de cette fonctionnalité :

Avant Swift 5.7 :

swift
Copy code
func drawAll(_ items: [Drawable]) {

    for item in items {
        item.draw()
    }
}

Avec Swift 5.7 et le mot-clé any :

swift
Copy code
func drawAll(_ items: [any Drawable]) {
    for item in items {
        item.draw()
    }
}

Cela simplifie considérablement le travail avec les protocoles génériques, rendant le code plus lisible et flexible.

Comment utiliser les opérateurs avancés et créer des opérateurs personnalisés ?

Les opérateurs avancés offrent une fonctionnalité essentielle pour des tâches nécessitant un contrôle précis et une manipulation des données. Comprendre et maîtriser ces opérateurs peut nous fournir l'expertise nécessaire pour relever des défis de programmation plus complexes, tout en améliorant la qualité et l'efficacité du code. En plus des opérateurs de base intégrés et des opérateurs avancés, il est également possible de créer des opérateurs personnalisés. Ces derniers permettent de définir nos propres symboles et comportements pour des opérations non fournies par les opérateurs standards. Cela nous offre la possibilité d'introduire de nouveaux opérateurs adaptés à des cas d'utilisation spécifiques.

Un ordinateur fonctionne en utilisant des chiffres binaires, ou bits. Ces derniers ne peuvent avoir que deux valeurs possibles : 0 ou 1, représentant les états "éteint" ou "allumé" dans le cadre des circuits électriques. Bien que les bits, en eux-mêmes, ne soient guère utiles à part pour indiquer des drapeaux booléens (vrai/faux), ils prennent tout leur sens lorsqu'ils sont regroupés en ensembles de 4, 8, 16, 32 ou 64 pour former des données compréhensibles par les ordinateurs. Un octet, dans la terminologie informatique, est constitué de 8 bits. Par exemple, l'octet représentant la valeur 42 en binaire est illustré comme suit :

Copy code
0 1 0 1 0 1 0 0

Dans cet octet de 8 bits, les bits correspondant aux valeurs 32, 8 et 2 sont activés, ce qui donne à cet octet la valeur de 42, puisque l'addition des bits activés (32 + 8 + 2) donne bien 42.

Swift, par défaut, utilise des nombres sur 64 bits. Par exemple, le type standard Int est un nombre de 64 bits. Cependant, pour la simplicité de l'exemple, nous utiliserons principalement le type UInt8 (entier non signé de 8 bits, soit un octet).

Il est également important de noter que les systèmes informatiques peuvent stocker les octets différemment en mémoire. Selon l'architecture, soit l'octet le plus significatif, soit l'octet le moins significatif peut être placé à l'adresse mémoire la plus basse. Cette particularité, connue sous le nom d'endianness, a des implications directes sur la façon dont les données sont manipulées dans des environnements multi-architectures.

L'endianness

L'endianness fait référence à l'ordre dans lequel les octets sont disposés en mémoire. Il existe deux principales architectures d'endianness : big-endian et little-endian. Dans une architecture little-endian, l'octet le moins significatif est stocké à l'adresse mémoire la plus basse. Inversement, dans une architecture big-endian, l'octet le plus significatif occupe l'adresse mémoire la plus basse.

Dans la pratique, lors de l'utilisation de la bibliothèque standard Swift ou lorsque l'on reste exclusivement dans le langage Swift, les préoccupations liées au stockage des bits sont généralement négligeables. Cependant, lorsqu'on interagit avec des bibliothèques C bas-niveau ou que l'on travaille à un niveau proche du matériel, comprendre comment les données sont stockées devient crucial, en particulier pour gérer les pointeurs mémoire. Swift propose des propriétés intégrées, comme littleEndian et bigEndian, pour aider à traiter les problèmes liés à l'endianness.

swift
Copy code
let en = 42

print("Représentation little-endian", en.littleEndian)
print("Représentation big-endian", en.bigEndian)

Dans cet exemple, la propriété littleEndian retourne la représentation little-endian du nombre 42, tandis que la propriété bigEndian retourne la représentation big-endian du même nombre. Si ce code est exécuté sur une machine ayant une architecture little-endian, le résultat serait le suivant :

Copy code
Représentation little-endian 42

Représentation big-endian 3026418949592973312

Nous pouvons constater que la représentation little-endian conserve la valeur initiale (42), ce qui indique que la plateforme utilisée suit l'architecture little-endian. Les processeurs Intel et ceux des séries A et M d'Apple utilisent cette architecture.

Les opérateurs bit à bit

Les opérateurs bit à bit permettent de manipuler les bits individuels d'une valeur. Un des avantages majeurs de ces opérateurs réside dans le fait qu'ils sont directement pris en charge par le processeur, ce qui les rend beaucoup plus rapides que les opérations arithmétiques de base, comme la multiplication ou la division. Par exemple, nous pouvons utiliser les opérateurs de décalage binaire pour réaliser des divisions et multiplications efficaces, ce que nous explorerons dans la suite de ce chapitre.

Avant de se plonger dans l'utilisation de ces opérateurs, il est essentiel de savoir comment afficher la représentation binaire de nos variables. Pour ce faire, Apple propose un initialiseur générique pour le type String, qui permet de représenter un nombre sous forme binaire. Il s'agit de l'initialiseur init(_:radix:uppercase:). En paramétrant l'argument radix sur 2, nous pouvons obtenir la représentation binaire d'une valeur :

swift
Copy code
let en = 42

print(String(en, radix: 2)) // Affiche "101010"

print(String(53, radix: 2)) // Affiche "110101"

swift
Copy code
extension BinaryInteger {

    func binaryFormat(_ nibbles: Int) -> String {

        var number = self
        var binaryString = ""
        var counter = 0
        let totalBits = nibbles * 4
        for _ in (1...totalBits).reversed() {
            binaryString.insert(contentsOf: "\(number & 1)", at: binaryString.startIndex)
            number >>= 1
            counter += 1
            if counter % 4 == 0 && counter < totalBits {
                binaryString.insert(contentsOf: " ", at: binaryString.startIndex)
            }
        }
        return binaryString
    }
}

Ainsi, cette méthode nous permettra de visualiser plus clairement les valeurs binaires, facilitant ainsi la compréhension du fonctionnement des opérateurs bit à bit.

L'utilisation des opérateurs bit à bit est essentielle pour tout programmeur souhaitant optimiser le traitement de données au niveau bas, notamment dans des domaines où la performance et l'efficacité sont cruciales.

Comment utiliser les closures et les result builders pour améliorer votre code

Les closures et les result builders sont des outils puissants qui permettent d’écrire un code plus expressif et concis. Ces concepts facilitent la transformation de blocs de code complexes en expressions claires et lisibles, proches du langage naturel. Cette approche ne se limite pas à améliorer la lisibilité du code ; elle permet également une gestion plus aisée des structures de données complexes. L'objectif est d'offrir une compréhension complète de l'utilisation et des avantages des closures et des result builders, depuis la syntaxe de base jusqu'aux techniques avancées.

En termes de syntaxe, une closure en Swift est définie comme suit :

swift
Copy code
{ (<#paramètres#>) -> <#type de retour#> in <#corps de la closure#> }

Cette syntaxe rappelle celle utilisée pour la définition de fonctions. En réalité, en Swift, les fonctions globales et imbriquées sont des closures. La différence fondamentale entre une fonction et une closure réside dans l'utilisation du mot-clé in, qui sépare la définition des paramètres et du type de retour du corps de la closure. De plus, une closure n’a pas de nom, contrairement à une fonction qui en a toujours un.

Exemples de closures simples

Prenons un exemple très simple : une closure qui ne prend aucun argument et ne retourne aucune valeur, mais qui affiche simplement "Hello World" dans la console. Voici comment cette closure peut être définie :

swift
Copy code
let clos1 = { () -> Void in

    print("Hello World")
}

Dans cet exemple, nous avons défini une closure et l’avons assignée à la constante clos1. Comme aucun paramètre n’est spécifié, cette closure ne prend aucun argument, et son type de retour est Void, signifiant qu’elle ne retourne aucune valeur. Lorsque nous appelons cette closure avec clos1(), le message "Hello World" est affiché dans la console.

Dans un autre exemple, une closure peut accepter un paramètre de type String et afficher un message de bienvenue avec ce paramètre. Voici le code :

swift
Copy code
let clos2 = { (name: String) -> Void in

    print("Hello \(name)")
}

Ici, nous avons défini un paramètre nommé name de type String. Lors de l'exécution de la closure avec clos2("Jon"), le message "Hello Jon" s'affichera dans la console.

Les closures peuvent également être passées en argument à des fonctions. Prenons une fonction simple qui accepte une closure comme paramètre :

swift
Copy code
func testClosure(handler: (String) -> Void) {
    handler("Luna")
}

Dans cet exemple, la fonction testClosure prend en argument une closure, et celle-ci est appelée à l’intérieur de la fonction. Nous pouvons passer notre closure clos2 comme argument à cette fonction :

swift
Copy code
testClosure(handler: clos2)

Cela exécutera la closure clos2, et le message "Hello Luna" sera affiché dans la console.

Retour de valeurs avec une closure

Les closures peuvent également retourner des valeurs. Prenons l’exemple suivant, où la closure retourne une chaîne de caractères au lieu d’afficher un message dans la console :

swift
Copy code
let clos3 = { (name: String) -> String in
    return "Hello \(name)"
}

Ici, la closure retourne une chaîne de caractères au lieu d’effectuer un affichage direct. En l'appelant de cette manière :

swift
Copy code
var message = clos3("Maple")

print(message)

Nous obtenons le message "Hello Maple", qui est ensuite imprimé dans la console.

Syntaxe abrégée des closures

La syntaxe des closures peut être simplifiée, notamment pour les closures courtes utilisées principalement pour des opérations sur une seule ligne. Bien que cela rende le code plus compact, il est important de se rappeler que des closures trop concises peuvent devenir difficiles à lire et à comprendre pour d’autres développeurs.

Prenons une fonction simple qui accepte une closure comme paramètre :

swift
Copy code
func testFunction(num: Int, handler: () -> Void) {

    for _ in 0..<num {
        handler()
    }
}

Une syntaxe abrégée permet de passer cette closure directement, sans définir une constante pour celle-ci, en utilisant la syntaxe suivante :

swift
Copy code
testFunction(num: 3, handler: { print("Executed") })

Cette écriture compacte simplifie la gestion des closures simples, mais elle doit être utilisée avec discernement pour ne pas nuire à la lisibilité du code.

Résultats et applications des closures

Les closures sont utiles dans une grande variété de contextes. Elles permettent d'abstraire des morceaux de logique ou de comportements réutilisables, de transmettre des paramètres d’un point A à un point B, et d’encapsuler des comportements spécifiques à un contexte particulier. Les closures sont particulièrement puissantes lorsqu'elles sont utilisées pour manipuler des données complexes ou gérer des événements de manière asynchrone.

Par exemple, dans les applications iOS, les closures sont couramment utilisées pour gérer des actions asynchrones telles que les réponses de réseau ou les manipulations d'interface utilisateur après un délai. Leur capacité à capturer des références à des variables ou constantes fait d'elles un outil essentiel dans la gestion de l'état d'une application.

Dans cette exploration, il est crucial de saisir l'importance des closures comme mécanisme de gestion de la logique et des données. En plus de leur puissance, la compréhension de leur interaction avec la gestion de la mémoire et la prévention des cycles de référence forts est essentielle pour éviter des erreurs coûteuses dans des applications complexes.