Краткий ответ

Состояние хранится внутри итератора, созданного sequence(state:next:), и передаётся в замыкание next как inout. Изменение этого состояния сохраняется до следующего вызова next(), а возврат nil обозначает окончание последовательности.

let powers = sequence(state: 1) { state in
    guard state <= 16 else { return nil }
    defer { state *= 2 }
    return state
}

print(Array(powers)) // [1, 2, 4, 8, 16]

На каждом шаге замыкание возвращает текущее значение, а затем обновляет состояние для следующего шага.

Исторический контекст

Последовательности, формируемые состоянием, нужны для представления вычисляемых данных без предварительного построения всей коллекции. Такой подход позволяет выразить генератор через обычный интерфейс Sequence, после чего применять к нему map, filter, prefix и другие операции.

Без sequence(state:next:) разработчику пришлось бы вручную создавать тип с IteratorProtocol и отдельно реализовывать хранение состояния и метод next().

Постановка проблемы

Генератор может зависеть от промежуточного результата предыдущего шага: текущего числа, позиции в дереве, состояния конечного автомата или оставшихся элементов. Если состояние не сохранять между вызовами, каждый шаг начнётся заново и последовательность будет выдавать неверные значения или никогда не завершится.

Важно отличать состояние итератора от состояния самого замыкания. sequence(state:next:) специально помещает переданное состояние в механизм итерации, поэтому замыкание получает актуальное значение на каждом вызове.

Подробное решение

sequence(state:next:) создаёт ленивую последовательность. При создании итератора ему передаётся начальное состояние, а каждый вызов next() вызывает переданное замыкание и передаёт состояние по ссылке через inout.

Замыкание возвращает либо очередной элемент, либо nil. nil считается признаком исчерпания последовательности; после этого итератор не должен возобновлять обход.

Состояние принадлежит конкретному итератору. Поэтому два итератора обычно начинают с начального состояния независимо друг от друга. Однако если состоянием является ссылочный объект, копирование самого состояния копирует ссылку, и итераторы могут наблюдать общие изменения объекта.

Последовательность является ленивой: элементы вычисляются только при запросе. Это экономит память и позволяет остановить обработку, например с помощью prefix, но побочные эффекты в замыкании будут выполняться во время обхода, а не в момент создания последовательности.

Ситуация из практики

Нужно обойти узлы связной структуры, где каждый следующий узел доступен только из текущего. Вариант с предварительным преобразованием в массив прост для отладки, но требует памяти под все узлы и теряет преимущество ленивого обхода.

Ручной while-цикл эффективен, но связывает алгоритм обхода с конкретным местом использования. Собственный итератор даёт полный контроль, однако требует отдельного типа и большего объёма кода.

sequence(state:next:) подходит, если переход к следующему состоянию синхронный и компактный. Состояние узла передаётся в генераторе, обход можно досрочно ограничить стандартными операциями, а вся структура не материализуется в памяти. Для асинхронного источника этот API не заменяет AsyncSequence.

Что кандидаты часто упускают

Создаётся ли состояние заново для каждого обхода последовательности?

Для UnfoldSequence, возвращаемой sequence(state:next:), новый итератор получает начальное состояние, поэтому новый обход запускает генерацию заново. Уже созданный итератор продолжает собственное состояние и не делится им с другим итератором, если состояние имеет обычную семантику значения.

Можно ли продолжить генерацию после возврата nil?

Нет. nil означает, что последовательность исчерпана. Возврат к элементам после временного nil не поддерживается моделью IteratorProtocol; если поток может временно не выдавать данные, это нужно моделировать иначе, например отдельным состоянием или асинхронной последовательностью.

Всегда ли два итератора полностью независимы?

Нет, это зависит от типа состояния. Для значения вроде Int каждый итератор имеет собственную копию. Если состояние содержит ссылку на общий изменяемый объект, копируются ссылки, поэтому изменения через один итератор могут быть видны другому. Такой генератор требует явного контроля совместного доступа и побочных эффектов.