Swift 之属性、方法、下标、继承、初始化、可选链

1、属性

Swift 中属性可以分为以下几种:
实例属性(Instance Property):只能通过实例去访问。
存储实例属性(Stored Instance Property):存储在实例的内存中,每个实例都有1份。
计算实例属性(Computed Instance Property)

类型属性(Type Property):只能通过类型去访问。
存储类型属性(Stored Type Property):整个程序运行过程中,就只有1份内存(类似于全局变量)。
计算类型属性(Computed Type Property)

1、实例属性

Swift 中跟实例相关的属性可以分为2大类存储属性和计算属性。

struct Circle {
    // 存储属性
    var radius: Double
    // 计算属性
    var diameter: Double {
        set {
            radius = newValue / 2
        }
        get {
            radius * 2
        }
    }
}

var circle = Circle(radius: 5)
print(circle.radius) // 5.0
print(circle.diameter) // 10.0

circle.diameter = 12
print(circle.radius) // 6.0
print(circle.diameter) // 12.0

存储属性
1、类似于成员变量
2、存储在实例的内存中
3、结构体、类可以定义存储属性
4、枚举不可以定义存储属性
5、在创建类或结构体的实例时,必须为所有的存储属性设置一个合适的初始值。可以在初始化器里为存储属性设置一个初始值,也可以分配一个默认的属性值作为属性定义的一部分。

计算属性
1、本质就是方法(函数)
2、不占用实例的内存
3、枚举、结构体、类都可以定义计算属性
4、定义计算属性只能用 var,不能用 let。let 代表常量,值是一成不变的。计算属性的值是可能发生变化的,即使是只读计算属性(只有get,没有set)。
5、枚举原始值 rawValue 的本质是:只读计算属性。

enum TestEnum : Int {
    case test1 = 1, test2 = 2, test3 = 3
    var rawValue: Int {
        switch self {
        case .test1:
            return 10
        case .test2:
            return 11
        case .test3:
            return 12
        }
    }
}

print(TestEnum.test3.rawValue) // 12

延迟存储属性
1、使用 lazy 可以定义一个延迟存储属性,在第一次用到属性的时候才会进行初始化。
2、lazy 属性必须是 var,不能是 let。let 必须在实例的初始化方法完成之前就拥有值。
3、如果多条线程同时第一次访问 lazy 属性,无法保证属性只被初始化1次。
4、当结构体包含一个延迟存储属性时,只有 var 的结构体实例才能访问延迟存储属性,因为延迟属性初始化时需要改变结构体的内存。

属性观察器(willSet 和 didSet)
1、可以给存储属性添加属性观察器。
2、willSet 会传递新值,默认叫 newValue。didSet 会传递旧值,默认叫 oldValue。
3、在初始化器中设置属性值不会触发 willSet 和 didSet。
4、在属性定义时设置初始值也不会触发 willSet 和 didSet。
5、属性观察器、计算属性,可以应用在全局变量、局部变量。

inout 的本质
1、如果实参有物理内存地址且没有设置属性观察器,直接将实参的内存地址传入函数(实参进行引用传递)。
2、如果实参是计算属性或者设置了属性观察器,采取了 Copy In Copy Out 的做法。
调用该函数时,先复制实参的值,产生副本【get】。
将副本的内存地址传入函数(副本进行引用传递),在函数内部可以修改副本的值。
函数返回后,再将副本的值覆盖实参的值【set】。
3、总结:inout的本质就是引用传递(地址传递)。

2、类型属性

可以通过 static 定义类型属性,如果是类,也可以用关键字 class。

struct Car {
    static var count: Int = 0
    init() {
        Car.count += 1
    }
}

let c1 = Car()
let c2 = Car()
let c3 = Car()
print(Car.count) // 3

类型属性特点
1、不同于存储实例属性,必须给存储类型属性设定初始值。因为类型没有像实例那样的 init 初始化器来初始化存储属性。
2、存储类型属性默认就是 lazy,会在第一次使用的时候才初始化。就算被多个线程同时访问,保证只会初始化一次。
3、存储类型属性可以是 let。
4、枚举类型也可以定义类型属性(存储类型属性、计算类型属性)。

单例模式

//示例一
public class FileManager {
    public static let shared = FileManager()
    private init() { }
}
//示例二
public class FileManager {
    public static let shared = {
        // ....
        // ....
        return FileManager()
    }()
    private init() { }
}

2、方法

枚举、结构体、类都可以定义实例方法、类型方法。
实例方法(Instance Method):通过实例对象调用。
类型方法(Type Method):通过类型调用,可以用 static 或者 class 关键字定义。

class Car {
    static var cout = 0
    init() {
        Car.cout += 1
    }
    static func getCount() -> Int { cout }
}
let c0 = Car()
let c1 = Car()
let c2 = Car()
print(Car.getCount()) // 3

self:在实例方法中代表实例对象,在类型方法中代表类型。

mutating
结构体和枚举是值类型,默认情况下,值类型的属性不能被自身的实例方法修改。在 func 关键字前加 mutating 可以允许这种修改行为。

struct Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
    mutating func moveBy(deltaX: Double, deltaY: Double) {
        x += deltaX
        y += deltaY
        // self = Point(x: x + deltaX, y: y + deltaY)
    }
}
enum StateSwitch {
    case low, middle, high
    mutating func next() {
        switch self {
        case .low:
            self = .middle
        case .middle:
            self = .high
        case .high:
            self = .low
        }
    }
}

@discardableResult
在 func 前面加个 @discardableResult,可以消除函数调用后返回值未被使用的警告⚠️。

3、下标

1、使用 subscript 可以给任意类型(枚举、结构体、类)增加下标功能,subscript 的语法类似于实例方法、计算属性,其本质就是方法(函数)。
2、subscript 中定义的返回值类型决定了 get 方法的返回值类型、set 方法中 newValue 的类型。
3、subscript 可以接受多个参数,并且类型任意。

class Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
    subscript(index: Int) -> Double {
        set {
            if index == 0 {
                x = newValue
            } else if index == 1 {
                y = newValue
            }
        }
        get {
            if index == 0 {
                return x
            } else if index == 1 {
                return y
            }
        return 0
        }
    }
}

var p = Point()
p[0] = 11.1
p[1] = 22.2
print(p.x) // 11.1
print(p.y) // 22.2
print(p[0]) // 11.1
print(p[1]) // 22.2
1、subscript 可以没有 set 方法,但必须要有 get 方法。
class Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
    subscript(index: Int) -> Double {
        get {
            if index == 0 {
                return x
            } else if index == 1 {
                return y
            }
            return 0
        }
    }
}
2、如果只有 get 方法,可以省略 get。
class Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
    subscript(index: Int) -> Double {
        if index == 0 {
            return x
        } else if index == 1 {
            return y
        }
        return 0
    }
}
3、可以设置参数标签
class Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
    subscript(index i: Int) -> Double {
        if i == 0 {
            return x
        } else if i == 1 {
            return y
        }
        return 0
    }
}

var p = Point()
p.y = 22.2
print(p[index: 1]) // 22.2
4、下标可以是类型方法
class Sum {
    static subscript(v1: Int, v2: Int) -> Int {
        return v1 + v2
    }
}
print(Sum[10, 20]) // 30
5、接收多个参数的下标
class Grid {
    var data = [
        [0, 1, 2],
        [3, 4, 5],
        [6, 7, 8]
    ]
    subscript(row: Int, column: Int) -> Int {
        set {
            guard row >= 0 && row < 3 && column >= 0 && column < 3 else {return}
            data[row][column] = newValue
        }
        get {
            guard row >= 0 && row < 3 && column >= 0 && column < 3 else {return 0}
        return data[row][column]
        }
    }
}

var grid = Grid()
grid[0, 1] = 77
grid[1, 2] = 88
grid[2, 0] = 99
print(grid.data)

4、继承

1、值类型(枚举、结构体)不支持继承,只有类支持继承。
2、没有父类的类,称为基类。Swift 并没有像 OC 那样的规定:任何类最终都要继承自某个基类。
3、子类可以重写父类的下标、方法、属性,重写必须加上 override 关键字。

1、重写实例方法、下标
class Animal {
    func speak() {
        print("Animal speak")
    }
    subscript(index: Int) -> Int {
        return index
    }
}

var anim: Animal
anim = Animal()
// Animal speak
anim.speak()
// 6
print(anim[6])
class Cat : Animal {
    override func speak() {
        super.speak()
        print("Cat speak")
    }
    override subscript(index: Int) -> Int {
        return super[index] + 1
    }
}

anim = Cat()
// Animal speak
// Cat speak
anim.speak()
// 7
print(anim[6])
2、重写类型方法、下标

被 class 修饰的类型方法、下标,允许被子类重写;被 static 修饰的类型方法、下标,不允许被子类重写。

class Animal {
    class func speak() {
        print("Animal speak")
    }
    class subscript(index: Int) -> Int {
        return index
    }
}

// Animal speak
Animal.speak()
// 6
print(Animal[6])
class Cat : Animal {
    override class func speak() {
        super.speak()
        print("Cat speak")
    }
    override class subscript(index: Int) -> Int {
        return super[index] + 1
    }
}

// Animal speak
// Cat speak
Cat.speak()
// 7
print(Cat[6])
3、重写属性

1、子类可以将父类的属性(存储、计算)重写为计算属性。
2、子类不可以将父类属性重写为存储属性。
3、只能重写 var 属性,不能重写 let 属性。
4、重写时,属性名、类型要一致。
5、子类重写后的属性权限不能小于父类属性的权限。如果父类属性是只读的,那么子类重写后的属性可以是只读的、也可以是可读写的;如果父类属性是可读写的,那么子类重写后的属性也必须是可读写的。

4、重写类型属性

被 class 修饰的计算类型属性,可以被子类重写;被 static 修饰的类型属性(存储、计算),不可以被子类重写。

5、属性观察器

可以在子类中为父类属性(除了只读计算属性、let 属性)增加属性观察器。

6、final

1、被 final 修饰的方法、下标、属性,禁止被重写。
2、被 final 修饰的类,禁止被继承。

5、初始化

类、结构体、枚举都可以定义初始化器。
类有 2 种初始化器:指定初始化器(designated initializer)、便捷初始化器(convenience initializer)。

// 指定初始化器
init(parameters) {
    //statements
}

// 便捷初始化器
convenience init(parameters) {
    //statements
}

指定初始化器
1、每个类至少有一个指定初始化器,指定初始化器是类的主要初始化器。
2、默认初始化器总是类的指定初始化器。
3、类偏向于少量指定初始化器,一个类通常只有一个指定初始化器。

初始化器的相互调用规则:
1、指定初始化器必须从它的直系父类调用指定初始化器。
2、便捷初始化器必须从相同的类里调用另一个初始化器。
3、便捷初始化器最终必须调用一个指定初始化器。

初始化器的简单调用

初始化器的复杂调用
1、两段式初始化和安全检查

Swift 为了保证初始化过程的安全,设定了两段式初始化、 安全检查。

两段式初始化
第1阶段:初始化所有存储属性
1、外层调用指定\便捷初始化器。
2、分配内存给实例,但未初始化。
3、指定初始化器确保当前类定义的存储属性都初始化。
4、指定初始化器调用父类的初始化器,不断向上调用,形成初始化器链。
第2阶段:设置新的存储属性值
1、从顶部初始化器往下,链中的每一个指定初始化器都有机会进一步定制实例。
2、初始化器现在能够使用 self(访问、修改它的属性,调用它的实例方法等等)。
3、最终,链中任何便捷初始化器都有机会定制实例以及使用 self。

安全检查
1、指定初始化器必须保证在调用父类初始化器之前,其所在类定义的所有存储属性都要初始化完成。
2、指定初始化器必须先调用父类初始化器,然后才能为继承的属性设置新值。
3、便捷初始化器必须先调用同类中的其它初始化器,然后再为任意属性设置新值。
4、初始化器在第1阶段初始化完成之前,不能调用任何实例方法、不能读取任何实例属性的值,也不能引用 self。
5、直到第1阶段结束,实例才算完全合法。

2、重写

1、当重写父类的指定初始化器时,必须加上 override(即使子类的实现是便捷初始化器)。
2、如果子类写了一个匹配父类便捷初始化器的初始化器,不用加上 override。因为父类的便捷初始化器永远不会通过子类直接调用,因此,严格来说,子类无法重写父类的便捷初始化器。

3、自动继承

1、如果子类没有自定义任何指定初始化器,它会自动继承父类所有的指定初始化器。
2、如果子类提供了父类所有指定初始化器的实现(要么通过方式 1 继承,要么重写)。子类自动继承所有的父类便捷初始化器。
3、就算子类添加了更多的便捷初始化器,这些规则仍然适用。
4、子类以便捷初始化器的形式重写父类的指定初始化器,也可以作为满足规则 2 的一部分。

4、required

用 required 修饰指定初始化器,表明其所有子类都必须实现该初始化器(通过继承或者重写实现)。如果子类重写了 required 初始化器,也必须加上 required,不用加 override。

class Person {
    required init() { }
    init(age: Int) { }
}
class Student : Person {
    required init() {
        super.init()
    }
}
5、属性观察器

父类的属性在它自己的初始化器中赋值不会触发属性观察器,但在子类的初始化器中赋值会触发属性观察器。

6、可失败初始化器

类、结构体、枚举都可以使用 init? 定义可失败初始化器。

class Person {
    var name: String 
    init?(name: String) {
        if name.isEmpty {
            return nil
        }
        self.name = name
    }
}

1、不允许同时定义参数标签、参数个数、参数类型相同的可失败初始化器和非可失败初始化器。
2、可以用 init! 定义隐式解包的可失败初始化器。
3、可失败初始化器可以调用非可失败初始化器,非可失败初始化器调用可失败初始化器需要进行解包。
4、如果初始化器调用一个可失败初始化器导致初始化失败,那么整个初始化过程都失败,并且之后的代码都停止执行。
5、可以用一个非可失败初始化器重写一个可失败初始化器,但反过来是不行的。

7、反初始化器(deinit)

1、deinit 叫做反初始化器,类似于 OC 中的 dealloc 方法。当类的实例对象被释放内存时,就会调用实例对象的 deinit 方法。
2、deinit 不接受任何参数,不能写小括号,不能自行调用。父类的 deinit 能被子类继承。子类的 deinit 实现执行完毕后会调用父类的 deinit。

6、可选链

1、如果可选项为 nil,调用方法、下标、属性失败,结果为 nil。
2、如果可选项不为 nil,调用方法、下标、属性成功,结果会被包装成可选项。如果结果本来就是可选项,不会进行再次包装。
3、多个 ? 可以链接在一起,如果链中任何一个节点是 nil,那么整个链就会调用失败。

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