ジェネリックプロトコル（Generic Protocol）入門 - associatedtype, typealias, Self -

ジェネリックプロトコルについて、わかりやすさを意識して、まとめてみました。
associatedtypeやSelfってなんか取っ付きにくいなーと感じている人向けです。

What is Generic Protocol?

ジェネリックプロトコル（Generic Protocol）とは、ジェネリクスを使ったプロトコルです。¹
ClassやStructでは<T>などの型パラメーター（Type Parameter）を使う一方、ProtocolではassociatedtypeまたはSelfを宣言します。
associatedtypeやSelfも型パラメーター同様、宣言された段階ではまだ抽象的な存在で、Protocolを採用するクラス宣言で初めて具体的な実装がなされます。The Swift Programming Languageでは、型のプレースホルダーと表現されています。

ジェネリックプロトコルの例

話をわかりやすくするために、Animal Protocolというジェネリックプロトコルを作ってみましょう。

Generic

protocol Animal {
    associatedtype FoodType // ※1
    func eat(food: FoodType) // ※2
    func makeFriend(friend: Self) // ※3
}

ここでAnimal Protocolが言っているのは、以下のとおりです。

• Animal Protocolを使いたければ、クラス宣言のときに、何かしらの型（Type）とFoodTypeを結びつけてね（※1）
• そうしたら、func eatのfoodは自動的にその型になるよ（※2）
• func makeFriendで友達になれるのは同じクラスだよ。またSwiftの言語仕様的にサブクラスもOKだよ（※3）

適合するクラスを実装

Animal Protocolに言われたとおり、Catクラスを実装してみます。²

class Cat: Animal {
    typealias FoodType = Mouse
    func eat(food: FoodType) {
        print("yum")
    }

    func makeFriend(friend: Cat) {
        print("Got a new friend!")
    }
}

さて、associatedtypeだった箇所にtypealiasが出てきましたね。typealiasとは、その名の通り、型の別名（エイリアス）のことです。CatクラスではMouseをFoodTypeとして別名指定しました。これでCatのFoodTypeといえばMouseとなり、ネコはfunc eatでネズミを食べられるようになりました

まとめ

• プロトコルをジェネリックに作るにはassociatedtypeもしくはSelfのどちらかを使う
• associatedtypeで指定された抽象パラメーターを、クラス実装時に具体的な型で指定する。このとき、typealiasを使う。別解↓のようにtypealiasを使わない場合、抽象パラメーターがすでに割り当てられている箇所に具体的な型を入れる。
• Selfには、適合するクラスあるいはサブクラスが自動的に割り当てられる。

別解

Animalプロトコルに適合したCatの例は以下でも可能です。

1. FoodTypeプレースホルダーに具体的な型を指定する

class Cat: Animal {
    // 引数をMouseにする
    func eat(food: Mouse) {
        print("yum")
    }

    func makeFriend(friend: Cat) {
        print("Got a new friend!")
    }
}

2. ジェネリクスの型パラメーターで型を指定する

// 型パラメーターで制約をつける
class AnyAnimal<FoodType> {
    func eat(food: FoodType) {
        print("yum")
    }

    func makeFriend(friend: AnyAnimal) {
        print("Got a new friend!")
    }
}

//...

let x = AnyAnimal<Mouse>()

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1. The Swift Programming Languageに、"Generic Protocol"という呼び名は出てきませんが、英語圏ではこの呼び名が一般的です。 ↩

2. このときCatクラスはAnimal Protocolに適合する、準拠すると表現します。もしくはAnimal Protocolが採用されるとも言います。前者は英語では"Cat Class conforms to Animal Protocol"、後者は"Animal Protocol is adpoted"です。 ↩