作者：uraimo，原文鏈接，原文日期：2015-10-08
譯者：靛青K；校對(duì)：Channe；定稿：shanks
Swift 依然是一個(gè)有些不穩(wěn)定的語(yǔ)言，每次發(fā)布新版本，都帶來(lái)新的功能和特性。許多人都已經(jīng)寫了 Swift 的函數(shù)的相關(guān)內(nèi)容以及如何用更“純”的函數(shù)式的方法處理問(wèn)題。
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考慮到 Swift 語(yǔ)言依然在初期狀態(tài)，往往在嘗試去理解一些特定的話題時(shí)，最后你會(huì)發(fā)現(xiàn)許多文章都是用 Swift 2.0 之前的語(yǔ)法，或者更糟糕的一些，內(nèi)容混雜著多個(gè)版本語(yǔ)法。有時(shí)，搜索 flatMap 的文章，你發(fā)現(xiàn)不止一篇好文章都會(huì)在 Swift 中解釋 Monads。
相關(guān)概念缺乏全面介紹的新文章，現(xiàn)在的許多文章常常用一些不是通俗易懂的例子和生硬的隱喻，一些人甚至使用一些難以理解的方式思考問(wèn)題。
在這篇簡(jiǎn)短的文章中（這是 Swift與函數(shù)式系列文章中的一篇），我將通過(guò)引用當(dāng)前庫(kù)的頭文件，試著對(duì)【如何在 Swift 2.0 中對(duì)不同的類型使用 map 和 flatMap】，給出一個(gè)清晰全面的解釋。
目錄
-
Map
- [在 Optionals 上使用 Map](#在 Optionals 上使用 Map)
- [在 SequenceTypes 上使用 Map](#在 SequenceTypes 上使用 Map)
-
FlatMap
- [在 Optionals 上使用 FlatMap](#在 Optionals 上使用 FlatMap)
- [在 SequenceTypes 上使用 FlatMap](#在 SequenceTypes 上使用 FlatMap)
Map
map 和 flatmap 方法中， map 有著更清晰的行為，它簡(jiǎn)單的對(duì)輸入執(zhí)行一個(gè)閉包，和 flatMap 一樣，它可以用在 Optionals 和 SequenceTypes 上（如：數(shù)組、詞典等）。
在 Optionals 上使用 Map
下面是 Optionals 上 map 方法的原型：
public enum Optional<Wrapped> : ... {
...
/*
如果 `self == nil` ，直接返回 `nil` 。否則返回 `f(self!)` 。
*/
public func map<U>(f: (Wrapped) throws -> U) rethrows -> U?
...
}
這個(gè) map 方法期望一個(gè)簽名為 (Wrapped) -> U的閉包 ，如果這個(gè)可選值有值，那就解包并執(zhí)行這個(gè)函數(shù)，之后再用一個(gè)可選值包裹這個(gè)結(jié)果并返回這個(gè)可選值（言外之意是指這是一個(gè)隱式可選解包，但這并沒(méi)有引入什么不同的行為，只需要知道 map 并沒(méi)有真的返回一個(gè)可選值）。
注意到輸出類型可以和輸入類型不同，這就帶來(lái)了大量有用的特性。
老實(shí)說(shuō)，這里不需要多余的解釋了，讓我們直接看這篇文章 Playground 上的代碼吧：
var o1:Int? = nil
var o1m = o1.map({$0 * 2})
o1m /* Int? 類型，結(jié)果為 nil */
o1 = 1
o1m = o1.map({$0 * 2})
o1m /* Int? 類型，結(jié)果為 2 */
var os1m = o1.map({ (value) -> String in
String(value * 2)
})
os1m /* String? 類型，結(jié)果為 2 */
os1m = o1.map({ (value) -> String in
String(value * 2)
}).map({"number "+$0})
os1m /* String? 類型，結(jié)果為 "number 2" */
如果我們總是需要修改原始的可選值，使用 map 就可以保留原始的值，（map 只是在可選值有值的時(shí)候才執(zhí)行這個(gè)閉包，否則就只是返回 nil）。但最令人興奮的特性是我們可以自由的連接多個(gè) map 操作，他們會(huì)有序的執(zhí)行，這多虧了調(diào)用 map 總是會(huì)返回一個(gè)可選值。這樣，我們就能夠進(jìn)行可選值的鏈?zhǔn)秸{(diào)用了。
在 SequenceTypes 上使用 Map
但是在 SequenceTypes 上，比如數(shù)組和字典，使用 map 方法就很難跳過(guò)為空的可選值：
var a1 = [1,2,3,4,5,6]
var a1m = a1.map({$0 * 2})
a1m /* [Int] 類型，結(jié)果為 [2, 4, 6, 8, 10, 12] */
let ao1:[Int?] = [1,2,3,4,5,6]
var ao1m = ao1.map({$0! * 2})
ao1m /* [Int] 類型，結(jié)果為 [2, 4, 6, 8, 10, 12] */
var a1ms = a1.map({ (value) -> String in
String(value * 2)
}).map { (stringValue) -> Int? in
Int(stringValue)
}
a1ms /* [Int?] 類型，結(jié)果為 [.Some(2),.Some(4),.Some(6),.Some(8),.Some(10),.Some(12)] */
這時(shí)我們調(diào)用的 map 方法在 SequenceTypes 下定義成這個(gè)樣子：
/*
返回一個(gè)對(duì) `self` 每個(gè)元素進(jìn)行變換后的結(jié)果數(shù)組
- 復(fù)雜度: O(N).
*/
func map<T>(@noescape transform: (Self.Generator.Element) throws -> T) rethrows -> [T]
這個(gè)變換的閉包類型 (Self.Generator.Element) throws -> T ，會(huì)應(yīng)用到集合中的每個(gè)成員，之后用一個(gè)相同的類型打包進(jìn)一個(gè)數(shù)組中。和上文可選值的例子一樣，有序的操作可以像管道（pipeline）一樣在上一個(gè) map 操作返回的結(jié)果上調(diào)用 map。
這些基本就是你可以用 map 做的事情了，但在開(kāi)始 flatMap 前，我們?cè)倏慈齻€(gè)例子：
var s1:String? = "1"
var i1 = s1.map {
Int($0)
}
i1 /* Int?? 類型，結(jié)果為 1 */
var ar1 = ["1","2","3","a"]
var ar1m = ar1.map {
Int($0)
}
ar1m /* [Int?] 類型，結(jié)果為 [.Some(1),.Some(2),.Some(3),nil] */
ar1m = ar1.map {
Int($0)
}
.filter({$0 != nil})
.map {$0! * 2}
ar1m /* [Int?] 類型，結(jié)果為 [.Some(2),.Some(4),.Some(6)] */
并不是每個(gè) String 都可以轉(zhuǎn)成 Int ，所以我們的整數(shù)轉(zhuǎn)換閉包總是返回一個(gè) Int? 類型 。那在第一個(gè)例子中發(fā)生了什么？為什么返回的是 Int?? ，也就是結(jié)尾為什么是一個(gè)可選值的可選值，在執(zhí)行 map 后多了一個(gè)可選包裹。解包兩次才可以得到真正包含的值，雖然不是什么大問(wèn)題。但當(dāng)我們需要鏈?zhǔn)教砑?map 操作符時(shí)就會(huì)顯得很麻煩。我們即將看到， flatMap 會(huì)幫我們解決這個(gè)問(wèn)題。
在這個(gè)數(shù)組的例子中，如果一個(gè) String 不能轉(zhuǎn)換成 Int ，就像 ar1 的第四個(gè)值返回的就是 nil 。但是再想一下，如果我們希望在第一個(gè) map 操作再鏈?zhǔn)教砑右粋€(gè) map 操作，這個(gè)操作后能獲得一個(gè)更短的、只有數(shù)字沒(méi)有 nil 的數(shù)組，該怎么辦呢？
好了，我們只需要在中間過(guò)濾出可用的元素，并且為下一個(gè) map 操作準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)流。把這些行為嵌入到一個(gè) map 中是不是很麻煩？我們來(lái)看看另一種使用 flatMap 的方法。
FlatMap
map 和 flatMap 的差別看起來(lái)不大，但它們是有明顯區(qū)別的。
雖然 flatMap 依然是一個(gè)類似 map 的操作，但它在 mapping 解析后額外調(diào)用了 flatten 。讓我們用類似上一節(jié)的代碼來(lái)分析 flatMap 的功能。
在 Optionals 上使用 FlatMap
這個(gè)方法的定義有一些不同，但功能是相似的，只是改寫了一下注釋的含義：
public enum Optional<Wrapped> : ... {
...
/*
如果 `self` 是 nil ，直接返回 `nil` ，否則返回 `f(self!)` 。
*/
public func flatMap<U>(f: (Wrapped) throws -> U?) rethrows -> U?
...
}
就閉包而言，這里有一個(gè)明顯的不同，這次 flatMap 期望一個(gè) (Wrapped) -> U?) 閉包。
對(duì)于可選值， flatMap 對(duì)于輸入一個(gè)可選值時(shí)應(yīng)用閉包返回一個(gè)可選值，之后這個(gè)結(jié)果會(huì)被壓平，也就是返回一個(gè)解包后的結(jié)果。
本質(zhì)上，相比 map ， flatMap 也就是在可選值層做了一個(gè)解包。
var fo1:Int? = nil
var fo1m = fo1.flatMap({$0 * 2})
fo1m /* Int? 類型，結(jié)果是 nil */
fo1 = 1
fo1m = fo1.flatMap({$0 * 2})
fo1m /* Int? 類型，結(jié)果是 2 */
var fos1m = fo1.flatMap({ (value) -> String? in
String(value * 2)
})
fos1m /* String? 類型，結(jié)果是 "2" */
var fs1:String? = "1"
var fi1 = fs1.flatMap {
Int($0)
}
fi1 /* Int? 類型，結(jié)果是 1 */
var fi2 = fs1.flatMap {
Int($0)
}.map {$0*2}
fi2 /* Int? 類型，結(jié)果是 2 */
最后一段代碼包含了一個(gè)鏈?zhǔn)秸{(diào)用的例子，使用 flatMap 就不需要額外的解包。
接下來(lái)我們?cè)賮?lái)看一看在 SequenceType 下的操作，這是一個(gè)將結(jié)果壓平的步驟。
flatten 操作只有一個(gè)對(duì)嵌套的容器進(jìn)行 (拆箱)unboxing 功能。容器可以是一個(gè)數(shù)組，一個(gè)可選值或者是其他能包含一個(gè)的值的容器類型。考慮一個(gè)可選值包含另一個(gè)可選值，這和我們將在下一小節(jié)遇到的數(shù)組包含數(shù)組的情況類似。
這個(gè)行為附帶著單子（Monad）上的 (裝訂)bind 操作，要了解更多可以閱讀這篇以及這篇。
在 SequenceType 上使用 FlatMap
SequenceType 提供了下面默認(rèn)的 flatMap 實(shí)現(xiàn)：
/// 返回一個(gè)將變換結(jié)果連接起來(lái)的數(shù)組
///
/// s.flatMap(transform)
///
/// 等價(jià)于
///
/// Array(s.map(transform).flatten())
///
/// - 復(fù)雜度: O(*M* + *N*), 這里的 *M* 是指 `self` 的長(zhǎng)度
/// *N* 是變換結(jié)果的長(zhǎng)度
func flatMap<S : SequenceType>(transform: (Self.Generator.Element) throws -> S) rethrows -> [S.Generator.Element]
/// 返回一個(gè)包含非空值的映射變換結(jié)果
///
/// - 復(fù)雜度: O(*M* + *N*), 這里的 *M* 是指 `self` 的長(zhǎng)度
/// *N* 是變換結(jié)果的長(zhǎng)度
func flatMap<T>(transform: (Self.Generator.Element) throws -> T?) rethrows -> [T]
flatMap 對(duì)序列中的每個(gè)值應(yīng)用這些轉(zhuǎn)換的閉包，然后將他們打包到一個(gè)和輸入值類型相同新的數(shù)組。
這兩個(gè)注釋的閉包描述了兩個(gè) flatMap 功能：序列壓平和可選過(guò)濾。
我們來(lái)看看是什么意思：
var fa1 = [1,2,3,4,5,6]
var fa1m = fa1.flatMap({$0 * 2})
fa1m /*[Int] 類型，結(jié)果是 [2, 4, 6, 8, 10, 12] */
var fao1:[Int?] = [1,2,3,4,nil,6]
var fao1m = fao1.flatMap({$0})
fao1m /*[Int] 類型，結(jié)果是 [1, 2, 3, 4, 6] */
var fa2 = [[1,2],[3],[4,5,6]]
var fa2m = fa2.flatMap({$0})
fa2m /*[Int] 類型，結(jié)果是 [1, 2, 3, 4, 6] */
雖然第一個(gè)例子和之前使用 map 沒(méi)什么區(qū)別，但這很清晰的讓后面兩個(gè)代碼片段表明出它的實(shí)用性，不需要再手動(dòng)的使用壓平或者過(guò)濾。
實(shí)際上，有許多使用 flatMap 的場(chǎng)景會(huì)提高你的代碼可讀性，并且出錯(cuò)更少。
對(duì)于上一個(gè)部分最后的代碼片段的一個(gè)例子，我們現(xiàn)在可以使用flatMap 改進(jìn)一下代碼：
var far1 = ["1","2","3","a"]
var far1m = far1.flatMap {
Int($0)
}
far1m /* [Int] 類型，結(jié)果是 [1, 2, 3] */
far1m = far1.flatMap {
Int($0)
}
.map {$0 * 2}
far1m /* [Int] 類型，結(jié)果是 [2, 4, 6] */
在這個(gè)場(chǎng)景看起來(lái)只是一點(diǎn)點(diǎn)的改進(jìn)，但隨著更長(zhǎng)的鏈?zhǔn)剑褂?flatMap 會(huì)極大的提高可讀性。
讓我重申一遍，也是在這個(gè)情況下， Swift 中的 flatMap 行為與 Monads 的 bind 是一致的（并且通常 "flatMap" 和 "bind" 是一個(gè)意思），你可以從這篇以及這篇中了解到更多。
在這個(gè)系列的下篇文章 （SwiftGG 譯文）你可以學(xué)到更多關(guān)于 SequenceType 和 GeneratorType 協(xié)議的知識(shí)。
譯者注：事實(shí)上從源碼理解
map和flatMap效果可能更好一些，推薦一篇文章：Swift 燒腦體操（四） - map 和 flatMap 。
本文由 SwiftGG 翻譯組翻譯，已經(jīng)獲得作者翻譯授權(quán)，最新文章請(qǐng)?jiān)L問(wèn) http://swift.gg。
