Swift Academy · レッスン

関連型の制約

Q: 「関連型の制約」で何を学びますか？

ジェネリックコンテキストで関連型を制限します。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでSwift Academyを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。

ジェネリックコンテキストで関連型を制限します。

「関連型の制約」はCoddyKit上の無料Swift Academyレッスンです。これはレッスン3/4です。下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。これはSwift Academy学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 Swift Academyコースには全4レッスンが含まれています。

具体的な型での適合

適合する型が関連型を確定します。多くの場合、型の使われ方から関連型が推論されます。

protocol Container {
    associatedtype Item
    func item(at i: Int) -> Item
}
struct IntBox: Container {
    let values: [Int]
    func item(at i: Int) -> Int { values[i] }
}
print(IntBox(values: [10, 20]).item(at: 1))

制約の利用

関連型に制約があるため、プロトコル拡張はその機能を前提にできます。

protocol Sorted {
    associatedtype Item: Comparable
    var items: [Item] { get }
}
extension Sorted {
    var smallest: Item? { items.min() }
}
struct Nums: Sorted { let items: [Int] }
print(Nums(items: [5, 2, 8]).smallest!)

associatedtypeでのwhere

Swiftでは、関連型にwhere句を付けて、別の関連型やネストした型との関係を指定することもできます。

protocol Sequence2 {
    associatedtype Element
    associatedtype Iterator: IteratorProtocol where Iterator.Element == Element
}

別のプロトコルへの制約

関連型が自分で定義したプロトコルに適合することを要求でき、機能を段階的に組み合わせられます。

protocol HasName { var name: String { get } }
protocol Registry {
    associatedtype Entry: HasName
    var entries: [Entry] { get }
}
struct User: HasName { let name: String }
struct Users: Registry { let entries: [User] }
print(Users(entries: [User(name: "Ada")]).entries[0].name)

複数の関連型

プロトコルでは複数の関連型を宣言でき、それぞれに個別の制約を指定できます。

protocol Mapping {
    associatedtype Key: Hashable
    associatedtype Value
    func value(for k: Key) -> Value?
}
struct Phonebook: Mapping {
    let data: [String: Int]
    func value(for k: String) -> Int? { data[k] }
}
print(Phonebook(data: ["x": 1]).value(for: "x")!)

制約によるジェネリックアルゴリズム

関連型に制約があると、プロトコル拡張で、すべての適合する型に共通する実用的なアルゴリズムを実装できます。

protocol Scored {
    associatedtype Score: Comparable
    var scores: [Score] { get }
}
extension Scored {
    var best: Score? { scores.max() }
}
struct Game: Scored { let scores: [Int] }
print(Game(scores: [10, 40, 25]).best!)

拡張での同一型制約

プロトコルの外部では、プロトコルを拡張する際に関連型へさらに制約を追加できます。

protocol Box2 {
    associatedtype Content
    var content: Content { get }
}
extension Box2 where Content == Int {
    var doubled: Int { content * 2 }
}
struct IB: Box2 { let content: Int }
print(IB(content: 7).doubled)

なぜ制約するのか

関連型を制約することで、プロトコルは汎用性と強力な機能を両立できます。制約は、拡張や呼び出し側が信頼できる保証です。

protocol Listy {
    associatedtype E: Equatable
    var elements: [E] { get }
}
extension Listy {
    func has(_ x: E) -> Bool { elements.contains(x) }
}
struct L: Listy { let elements: [String] }
print(L(elements: ["a", "b"]).has("b"))

理解度チェック

関連型の制約についての理解度を確認しましょう。

まとめ

関連型には、直接制約（associatedtype Item: Comparable）を指定したり、where句で関連付けたり、プロトコルへの適合を要求したり、=でデフォルトを指定したりできます。複数の関連型を宣言し、拡張で制約をさらに絞り込むことも可能です。制約により、プロトコル拡張で型安全な共通アルゴリズムを実装できます。

よくある質問