Add indexed() and Collection conformances for enumerated() and zip(_:_:)

Zip2Sequence と EnumeratedSequence に条件付きで Collection 系プロトコルへの適合を追加し、あわせて Collection に indexed() メソッドを新設します。zip(_:_:) には、両方が RandomAccessCollection のときに RandomAccessCollection を返す専用のオーバーロードも追加します。

Zip2Sequence の Collection 適合

Zip2Sequence は、両側のベースがそれぞれ Collection / BidirectionalCollection のとき、それぞれに条件付きで適合するようになります。

extension Zip2Sequence: Collection
  where Sequence1: Collection, Sequence2: Collection { /* ... */ }

extension Zip2Sequence: BidirectionalCollection
  where Sequence1: BidirectionalCollection,
        Sequence2: BidirectionalCollection { /* ... */ }

RandomAccessCollection については、同じ Zip2Sequence 型に条件付きで適合させる方法が性能上うまくいきません（count の実装が、ランダムアクセスのときと非ランダムアクセスのときで最適な戦略が異なるため、どちらかを犠牲にするか遅延評価を混ぜる必要が出てしまいます）。そのため、zip(_:_:) に別オーバーロードを追加し、両方が RandomAccessCollection のときだけ専用型 Zip2RandomAccessCollection を返す設計になっています。

public func zip<Base1: RandomAccessCollection,
                Base2: RandomAccessCollection>(
  _ base1: Base1, _ base2: Base2
) -> Zip2RandomAccessCollection<Base1, Base2>

public struct Zip2RandomAccessCollection<Base1, Base2>
  where Base1: RandomAccessCollection, Base2: RandomAccessCollection { /* ... */ }

extension Zip2RandomAccessCollection: RandomAccessCollection { /* ... */ }

呼び出し側のコードは従来どおり zip(a, b) と書くだけで、両方がランダムアクセスなら自動的にこの型が返ります。

EnumeratedSequence の Collection 適合

EnumeratedSequence も、ベースの能力に応じて Collection / BidirectionalCollection / RandomAccessCollection / LazyCollectionProtocol へ条件付きで適合します。

extension EnumeratedSequence: Collection
  where Base: Collection { /* ... */ }

extension EnumeratedSequence: BidirectionalCollection
  where Base: BidirectionalCollection { /* ... */ }

extension EnumeratedSequence: RandomAccessCollection
  where Base: RandomAccessCollection {}

extension EnumeratedSequence: LazySequenceProtocol
  where Base: LazySequenceProtocol {}

extension EnumeratedSequence: LazyCollectionProtocol
  where Base: LazyCollectionProtocol {}

これにより、(1000..<2000).enumerated().dropFirst(500) が定数時間になり、"abc".enumerated().reversed() が ReversedCollection を返すといった効率化が得られます。

BidirectionalCollection の条件はあえて Base: BidirectionalCollection にとどめており、RandomAccessCollection にはしていません。endIndex から index(before:) を辿るときに count を求める必要があり、非ランダムアクセスの双方向コレクションでは last の取得が O(n) になるといった落とし穴はあるものの、reversed() や suffix(_:) などの効率的なオーバーロードを使えるメリットのほうが大きいと判断されています。

LazySequenceProtocol / LazyCollectionProtocol への適合が増えたことで、self.lazy.enumerated().filter { ... }.map(\.element) のような遅延チェーンの中で enumerated() が遅延性を伝播するようになります。これは同時に小さなソース互換性への影響でもあり、従来は返り値が [Element] に解決されていた一部のコードで LazyMapSequence<...> が推論されるケースがあり得ます。その場合は、返り値が LazyMapSequence ではなく [Element] になるよう return Array(...) のように明示すれば解消できます。

Collection に indexed() を追加

Collection に indexed() メソッドが追加されます。これは「本物の Index と要素」のペアを返すコレクションを返します。

extension Collection {
  public func indexed() -> IndexedCollection<Self>
}

public struct IndexedCollection<Base: Collection> { /* ... */ }

extension IndexedCollection: Collection { /* ... */ }
extension IndexedCollection: BidirectionalCollection
  where Base: BidirectionalCollection { /* ... */ }
extension IndexedCollection: RandomAccessCollection
  where Base: RandomAccessCollection {}
extension IndexedCollection: LazySequenceProtocol
  where Base: LazySequenceProtocol {}
extension IndexedCollection: LazyCollectionProtocol
  where Base: LazyCollectionProtocol {}

enumerated() が offset: Int を返していたのに対し、indexed() は元のコレクションの Index をそのまま返すので、そのまま添字に使えて安全です。

let numbers = [10, 20, 30, 40, 50]
let slice = numbers[2...]

for (index, element) in slice.indexed() {
    // index は 2, 3, 4, ... と slice の本物の Index
    precondition(slice[index] == element)
}

// 最大値を持つ要素の Index が欲しい、といったケースでも素直に書ける
if let (maxIndex, _) = slice.indexed().max(by: { $0.1 < $1.1 }) {
    print(maxIndex) // slice に対して有効な Index
}

zip(c.indices, c) と比べても、indices を別途走査しなくてよいぶん効率的で、書き方もシンプルです。

使い分けの目安

• 単に 0 始まりの連番が欲しいだけなら、これまでどおり enumerated() を使います（offset は Int であり、コレクションの Index とは別物だと意識しておきます）。
• その連番をコレクションの添字として使いたい、あるいは本物の Index が必要なら indexed() を使います。ArraySlice など startIndex が 0 でないコレクションでも正しく動きます。
• 2 つのコレクションを並べて取り扱いたいときは zip(_:_:) を使います。両方がランダムアクセスなら、今回追加されるオーバーロードにより結果も RandomAccessCollection として扱えます。

状態

本 Proposal は review の結果 Returned for revision となっており、上記の API 形状のまま Swift の標準ライブラリに取り込まれたわけではありません。ここで提示されたアイデア（zip / enumerated への Collection 適合追加、および indexed() の導入）自体は依然として有用で、類似の API は Swift Algorithms パッケージでも提供されています。