苹果发布 Swift 的数学计算项目:Swift Numerics

Swift 标准函数库团队成员 Steve Canon 宣布 Swift 开源生态又添一员 —— Swift Numerics。这是用于 Swift 的 Numerical API,源码托管在 GitHub 上,旨在迅速填补标准库现有 API 中的一些重要空白,并为 Swift 编程开拓新领域。


苹果发布 Swift 的数学计算项目:Swift Numerics


据介绍,Swift Numerics 可为 Swift 开发者提供构建数值运算的基础,相关的数值运算模块都会捆绑在一起,并以独立的 Swift 组件发布。


Steve Canon 已在 Swift Numerics 的 GitHub 仓库中内置了两个呼声甚高的数学计算模块,分别是实数模块(Real Number)和提供复数运算的复数(Complex Number)模块。SE-0246 提案建议在 Swift 中加入基础数学函数 API,提供诸如三角函数与对数等通用运算。这项提案已经被接受,但由于编译器的限制,该 API 还不能被加到标准函数库中,因此实数模块将以独立的模块提供 API,开发者现在可在项目中使用这些功能。


实数模块定义了三个协议。最通用的是 ElementaryFunctions,它提供以下函数:


指数函数:exp,expMinusOne


对数函数:log,log(onePlus:)


三角函数:cos,sin,tan


反三角函数:acos,asin,atan


双曲线函数:cosh,sinh,tanh


反双曲线函数:acosh,asinh,atanh


幂函数和根函数:pow,sqrt,root


复数模块则是创建于基础实数类型之上(官方说法是复数模块基于实数模块构建)。我们都知道复数在数学计算中经常会用到,尤其是在进行傅立叶转换的时候,处理音频或是电路仿真时都会用到复数。Steve Canon 提到,在开发者日常使用时,函数库通常会自动隐藏这些复数消息,但是当要开发相关函数库时,复数模块会是很重要的工具。


Steve Canon 还解释了不在标准函数库中提供 Swift Numerics 功能,而要利用组件的形式发布的原因。他表示这其中存在许多考量,但最主要的原因是,他认为并非所有内容都应该放进标准函数库中。随着时间变迁,Swift Numerics 中的部分功能可能会被放进标准函数库中,但在默认情况下,某些模块不应默认加入到每一个项目里,它们应有一个自己专属的地方,而 Swift Numerics 就是这类数学计算模块的集合,就像 SwiftNIO 组件是专门提供网络相关功能一样。


另外,以组件打包的好处还包括 Swift Numerics 的更新将不受 Swift 版本发布的时间限制,开发者可以在进入稳定版之前,先发布测试模块进行试验。


Steve Canon 还提到,接下来他们还会为 Swift Numerics 加入重要的 ShapedArray 协议以及支持的类型,让开发者能方便地表达多维度的同质数据,此外还会增加对 Float16 的支持。


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