在 Swift 中将可变结构转换为不可变结构

Question

我进行了很多搜索，阅读了函数式编程，但似乎无法为我的问题找到一个直接的答案。我正在用 Swift 创建一个游戏实用程序库，并且我了解限制可变性的概念，但我正在努力为简单的 PRNG 找到一个好的实现。如果我有以下代码

public struct SplitMix64 {
    var seed: UInt64

    public mutating func nextUInt64() -> UInt64 {
        seed = seed &+ 0x9E3779B97F4A7C15
        var z: UInt64 = (seed ^ (seed >> 30)) &* 0xBF58476D1CE4E5B9
        z = (z ^ (z >> 27)) &* 0x94D049BB133111EB
        return z ^ (z >> 31)
    }
}

这可行，但如果我必须将它作为函数参数传递，则会导致问题，要么我必须在任何地方使用 inout 装饰（通过引用传递值），这意味着其他结构函数会发生变异（它像病毒一样通过您的代码）并在您想使用变异函数但不关心更新的状态时会导致编译器错误，如果将其传递给没有 inout let random=SplitMix64(SplitMix64(1).nextUInt64()) 的函数，则会将其丢弃。

我知道我可以以更实用的方式实现它，例如

    public static func nextUInt64(state: UInt64) -> (state: UInt64, value: UInt64) {
        let newState = state &+ 0x9E3779B97F4A7C15
        var z: UInt64 = (newState ^ (newState >> 30)) &* 0xBF58476D1CE4E5B9
        z = (z ^ (z >> 27)) &* 0x94D049BB133111EB
        return (state: newState, value: z ^ (z >> 31))
    }

但这只会给我的库的用户带来更多问题，而不是调用函数并获取值，他们现在负责跟踪状态，将其传入，并在返回时将其存储并提取从元组生成的数字。而这只是一个简单的函数，其他的生成器有更多的状态数据。我也可以像这样在状态上使用 inout 来保存元组返回

public static func nextUInt64(state: inout UInt64) -> UInt64 {
    state = state &+ 0x9E3779B97F4A7C15
    var z: UInt64 = (state ^ (state >> 30)) &* 0xBF58476D1CE4E5B9
    z = (z ^ (z >> 27)) &* 0x94D049BB133111EB
    return z ^ (z >> 31)
}

但是，当从外部调用时，发生的事情可能并不明显 例如let rand=nextUInt64(&currentState)，因为只有 & 告诉您它可能会更新 currentState，并且仍然需要用户跟踪变异值，所以我不确定它是否是一个干净的设计。

当然，在这种情况下，我可以只使用一个类，但是这样我就失去了 Swift 中值类型的好处，而且大多数引擎都使用具有值类型的数组——当你有来自值结构到类。

我的问题是 - 有没有更好的方法在 Swift 中实现它 - 我知道它不是一种函数式语言，而且我对 OOP 没有任何问题。任何想法/指针都非常感谢！

Answer 1

如果您将 (!) 方法拆分为两个单独的部分：

• 一个next() 方法返回一个新的SplitMix64 值和更新的种子， 和
• value 属性返回随机数，

然后你可以创建随机数而不改变值：

public struct SplitMix64 {
    let seed: UInt64

    public func next() -> SplitMix64 {
        return SplitMix64(seed: seed &+ 0x9E3779B97F4A7C15)
    }

    public var value: UInt64 {
        var z: UInt64 = (seed ^ (seed >> 30)) &* 0xBF58476D1CE4E5B9
        z = (z ^ (z >> 27)) &* 0x94D049BB133111EB
        return z ^ (z >> 31)
    }
}

let random = SplitMix64(seed: 1).next().next().value

如果您不关心更新后的状态。 如果你在乎 那么您仍然可以传递SplitMix64 值，如inout 表达。