使用 Swift 开发应用时，我们每天会写几十次类似 for item in array 的循环。由于太过自然，往往要到尝试用 for-in 遍历自定义类型并遇到编译错误后，才会好奇：“这个循环内部到底发生了什么？”
先说结论，Swift 的 for-in 循环是 Sequence 和 IteratorProtocol 两个协议共同实现的。Sequence 声明“我可以被遍历”，IteratorProtocol 则负责实际取值：“我会提供下一个值。”
本文将梳理两个协议如何分工、for-in 如何在内部展开，以及如何创建自定义序列。如果你觉得迭代器模式很难，请读到最后。
Sequence 和 IteratorProtocol 有什么区别？
先从最容易混淆的地方说起。两者都与遍历有关，但职责完全不同。
IteratorProtocol 只有一个要求：mutating func next() -> Element?。每次调用返回一个元素，没有更多元素时返回 nil。
也就是说，迭代器就是一个“携带状态的游标”。它记住当前读到的位置，每次调用 next() 就前进一格。
Sequence 处于更高层，负责通过 makeIterator() 方法创建并交出迭代器。它相当于告诉你：“想遍历我，就使用这个迭代器。”
总结如下。
- IteratorProtocol：逐个取值的游标。核心是 next()。
- Sequence：创建游标的工厂。核心是 makeIterator()。
数组、字典、Set、字符串、Range……Swift 标准库中所有可遍历的类型都遵循 Sequence。
for-in 在内部是如何展开的？
这里是本文的核心。我们随手使用的 for-in，其实是语法糖（syntactic sugar）。
下面是我们平时使用的循环。
for number in [1, 2, 3] {
print(number)
}编译器大致会将这段代码转换成下面的形式：用 makeIterator() 创建迭代器，并持续执行 while 循环，直到 next() 返回 nil。
var iterator = [1, 2, 3].makeIterator()
while let number = iterator.next() {
print(number) // 1, 2, 3 按顺序输出
}for-in 并不神奇，归根结底只是 makeIterator() 和 next() 的组合。
理解这个结构后，就能自然明白为什么只遵循 Sequence 的类型可以直接用于 for-in，因为 for-in 只需要 makeIterator()。
如何创建自定义序列？
亲自实现一次就容易理解了。下面以无限生成 Fibonacci 数列的序列为例。
最简单的方式是在一个小型类型中同时遵循 Sequence 和 IteratorProtocol。这样，makeIterator() 的默认实现就会复制并返回自身。
struct Fibonacci: Sequence, IteratorProtocol {
var current = 0
var nextValue = 1
mutating func next() -> Int? {
defer { (current, nextValue) = (nextValue, current + nextValue) }
return current
}
}next() 的工作很简单：在返回当前值之前，用 defer 预先计算下一个状态。
现在这个类型可以直接用于 for-in。由于序列是无限的，因此必须手动限制遍历次数。
for n in Fibonacci().prefix(8) {
print(n) // 0 1 1 2 3 5 8 13
}
还可以免费使用 prefix、map、filter 等方法。遵循 Sequence 后，这些标准操作会通过协议扩展自动提供，无需自行实现。
常见问题 Q&A
问：只遵循 Sequence 就够了吗？IteratorProtocol 也必须遵循吗？ 答：运行 for-in 最终必须有迭代器。不过像上面的示例一样，如果一个类型同时遵循两个协议，就不必单独编写 makeIterator()。如果想将遍历状态与集合分离，可以把迭代器提取为独立的 struct。
问：遍历过一次的序列，再用 for-in 遍历会怎样？ 答：数组等值类型每次都会创建新的迭代器，因此可以安全地遍历多次。但网络流这类消费后就消失的序列只能遍历一次，需要注意。
问：它和 Collection 有什么区别？ 答：Collection 是继承 Sequence 的更高层概念，要求具备更多能力，例如通过索引多次访问、统计 count 以及保证顺序。如果只需单向遍历值，Sequence 就足够了。
一行 for-in 背后其实隐藏着 Sequence 和 IteratorProtocol 的清晰分工：迭代器负责游标，序列负责工厂。区分两者后，创建自定义遍历类型就容易多了。
下次使用 for-in 时，不妨想想“现在正在调用 next()”。建议你从亲自创建 Fibonacci 序列开始。