Swift Type ErasureでProtocolを使いやすく！初心者向け型消去の完全ガイド

先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「SwiftのProtocolを使うと便利って聞いたんですけど、難しい言葉が多くてよく分かりません。Type ErasureとかPATってなんですか？」

先生

「いい質問ですね。SwiftではProtocol（プロトコル）と呼ばれる“約束事”を使ってコードを整理できます。でも、Generics（ジェネリクス）を含むProtocol、つまりProtocol with Associated Type（PAT）はそのままでは使いにくいんです。その解決策がType Erasure（型消去）です。」

生徒

「型消去ってどういう意味ですか？」

先生

「難しく聞こえますが、ざっくり言えば“余計な型の情報を隠して、シンプルに扱えるようにする仕組み”です。たとえば、いろんな形のおもちゃを袋に入れて“おもちゃ”として扱うようなイメージですね。」

1. ProtocolとPATとは？

まずは基本から整理しましょう。SwiftのProtocolは「設計図」のようなものです。クラスや構造体に「この機能を必ず持ってね」と指示する仕組みです。

しかし、PAT（Protocol with Associated Type）と呼ばれるプロトコルは、型に依存する「関連型」を持っています。これは便利ですが、そのまま変数や配列にまとめて扱うことができません。

例えば、「データを入れ物にしまう」ようなプロトコルを考えてみます。


protocol Container {
    associatedtype Item
    func add(_ item: Item)
}

このようにassociatedtypeを使うと、「入れ物の中に入れる型」を後から自由に決められます。ただし、異なる型のContainerをひとまとめに管理するのは難しくなります。

2. なぜPATは使いにくいのか？

例えば、Containerを実装する構造体を2つ作ったとします。


struct IntBox: Container {
    func add(_ item: Int) { print("Intを追加: \(item)") }
}

struct StringBox: Container {
    func add(_ item: String) { print("Stringを追加: \(item)") }
}

ここで、両方のBoxを配列に入れてまとめて扱いたいと思っても、そのままではできません。理由は、Containerが「どんな型を扱うのか」が決まっていないからです。

つまり、PATは便利だけど「そのままでは配列や変数にできない」という欠点があるのです。

3. Type Erasure（型消去）の登場

ここで役に立つのがType Erasure（型消去）です。Type Erasureとは、具体的な型の情報を隠して、「とりあえずこのプロトコルを満たしているなら扱える」という形にする仕組みです。

身近な例で言えば、スーパーのレジ袋のようなものです。袋にリンゴやパンを入れても、外から見たら「袋」として同じように扱えます。

Swiftでは、この仕組みを作るために「ラッパー（包み紙）」となる構造体を作ります。


struct AnyContainer<T>: Container {
    private let _add: (T) -> Void
    
    init<C: Container>(_ container: C) where C.Item == T {
        self._add = container.add
    }
    
    func add(_ item: T) {
        _add(item)
    }
}

このAnyContainerは「どんな具体的なContainerでも包み込んで同じように扱える」仕組みになっています。これがType Erasureです。

4. 実際にType Erasureを使ってみよう

では、さきほどのIntBoxとStringBoxをType Erasureでまとめてみましょう。


let intBox = IntBox()
let stringBox = StringBox()

let containers: [AnyContainer<Any>] = [
    AnyContainer(intBox as! Container),
    AnyContainer(stringBox as! Container)
]

// 共通の形式で扱える
containers.forEach { c in
    c.add("テスト") // 文字列も追加可能
}

このようにType Erasureを使うことで、「型が違うけど同じように扱いたい」というニーズに応えられます。