flatMap API 合约如何将可选输入转换为非可选结果？

Posted 2023-02-24

【中文标题】flatMap API 合约如何将可选输入转换为非可选结果？

【英文标题】：How flatMap API contract transforms Optional input to Non Optional result?

【发布时间】：2017-02-13 21:12:37

【问题描述】：

这是 Swift 3.0.2 中 flatMap 的合约

public struct Array<Element> : RandomAccessCollection, MutableCollection 
    public func flatMap<ElementOfResult>(_ transform: (Element) throws -> ElementOfResult?) rethrows -> [ElementOfResult]

如果我采用 [String?] 数组，则 flatMap 返回 [String]

let albums = ["Fearless", nil, "Speak Now", nil, "Red"]
let result = albums.flatMap  $0 
type(of: result) 
// Array<String>.Type

这里ElementOfResult变成String，为什么不是String?？泛型类型系统如何从表达式中去掉 Optional 部分？

【参考方案1】：

当您使用恒等变换 $0 时，编译器将推断ElementOfResult?（变换的结果）等价于Element（变换的参数）。在这种情况下，Element 是 String?，因此 ElementOfResult? == String?。这里不需要可选的提升，所以ElementOfResult可以推断为String。

因此在这种情况下flatMap(_:) 返回一个[String]。

在内部，这种从闭包返回的ElementOfResult? 到ElementOfResult 的转换只是通过有条件地解包可选项来完成，如果成功，解包的值会附加到结果中。你可以看到exact implementation here。

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作为附录，请注意as Martin points out，闭包主体仅在它们是单语句闭包时参与类型推断（请参阅this related bug report）。 Jordan Rose in this mailing list discussion 给出了这个理由：

Swift 的类型推断目前是面向语句的，因此没有简单的方法来进行 [多语句闭包] 推断。这至少部分是编译时的问题：Swift 的类型系统比 Haskell 或 OCaml 允许更多可能的转换，因此解决整个多语句函数的类型不是一个简单的问题，可能不是一个易于处理的问题。

这意味着对于具有多个语句的闭包，这些语句传递给 map(_:) 或 flatMap(_:) （其中结果类型是通用占位符）等方法，您必须显式注释闭包的返回类型，或方法返回自身。

例如，这不会编译：

// error: Unable to infer complex closure return type; add explicit type to disambiguate.
let result = albums.flatMap 
    print($0 as Any)
    return $0

但是这些可以：

// explicitly annotate [ElementOfResult] to be [String] – thus ElementOfResult == String.
let result: [String] = albums.flatMap 
    print($0 as Any)
    return $0

// explicitly annotate ElementOfResult? to be String? – thus ElementOfResult == String.
let result = albums.flatMap  element -> String? in
    print(element as Any)
    return element

【讨论】：

也许强调返回类型是为单表达式闭包自动推断的。 albums.flatMap e in print(e); return e 不编译。

虽然繁重且令人惊讶，但从错误报告讨论中可以看出这实际上不是错误！

@matt 是的，它只是一个功能，可以减少你的编译时间 :) 但是考虑到类型检查器已经能够完成的其他惊人事情的纯粹列表，这完全令人惊讶做。

另一件值得注意的事情可能会解决 OP 的困惑点，那就是 flatMap 过滤了集合，使得原始集合中的 nil 元素不会出现在输出集合中。也就是说，["a", "b", nil, "c", nil].flatMap $0 接受一个类型为隐式 [String?] 的数组（因为它包含 nils）并生成 ["a", "b", "c"]，其类型保证为 [String]，因为它可以防止 nil 元素出现在输出中。跨度>

@MaximVeksler flatMap 做了两件完全（？）不相关的事情——我一直讨厌这样。它要么 (1) 将数组数组展平为单个数组，要么 (2) 安全解包 Optionals 数组，消除任何 nil 元素。