Swift语法之类和结构体

类和结构体是人们构建代码所用的一种通用且灵活的构造体。我们可以使用完全相同的语法规则来为类和结构体定义属性(常量、变量)和添加方法,从而扩展类和结构体的功能。

与其他编程语言所不同的是,Swift 并不要求你为自定义类和结构去创建独立的接口和实现文件。你所要做的是在一个单一文件中定义一个类或者结构体,系统将会自动生成面向其它代码的外部接口。

类和结构体对比

Swift 中类和结构体有很多共同点。共同处在于:

  • 定义属性用于存储值
  • 定义方法用于提供功能
  • 定义下标操作通过下标语法可以访问它们的值
  • 定义构造器用于生成初始化值
  • 通过扩展以增加默认实现的功能
  • 遵循协议以提供某种标准功能

与结构体相比,类还有如下的附加功能:

  • 继承允许一个类继承另一个类的特征
  • 类型转换允许在运行时检查和解释一个类实例的类型
  • 析构器允许一个类实例释放任何其所被分配的资源
  • 引用计数允许对一个类的多次引用

类和结构体有着类似的定义方式。我们通过关键字 class 和 struct 来分别表示类和结构体,并在一对大括号中定义它们的具体内容:

struct Resolution {
    var width = 0
    var height = 0
}
class VideoMode {
    var resolution = Resolution()
    var interlaced = false
    var frameRate = 0.0
    var name: String?
}

生成结构体和类实例的语法非常相似:

let someResolution = Resolution()
let someVideoMode = VideoMode()

通过使用点语法,你可以访问实例的属性。其语法规则是,实例名后面紧跟属性名,两者通过点号(.)连接:

print("The width of someResolution is \(someResolution.width)")

你也可以访问子属性,如 VideoMode 中 Resolution 属性的 width 属性:

print("The width of someVideoMode is \(someVideoMode.resolution.width)")

你也可以使用点语法为变量属性赋值,Swift 允许直接设置结构体属性的子属性:

someVideoMode.resolution.width = 1280
print("The width of someVideoMode is now \(someVideoMode.resolution.width)")

所有结构体都有一个自动生成的成员逐一构造器,用于初始化新结构体实例中成员的属性。新实例中各个属性的初始值可以通过属性的名称传递到成员逐一构造器之中:

let vga = Resolution(width: 640, height: 480)

在 Swift 中,所有的结构体和枚举类型都是值类型。这意味着它们的实例,以及实例中所包含的任何值类型属性,在代码中传递的时候都会被复制。

let hd = Resolution(width: 1920, height: 1080)
var cinema = hd

下面,为了符合数码影院放映的需求(2048 像素宽,1080 像素高),cinema 的 width 属性需要作如下修改:

cinema.width = 2048

这里,将会显示 cinema 的 width 属性确已改为了 2048:

print("cinema is now  \(cinema.width) pixels wide")

然而,初始的 hd 实例中 width 属性还是 1920:

print("hd is still \(hd.width) pixels wide")

枚举也遵循相同的行为准则:

enum CompassPoint {
    case North, South, East, West
}
var currentDirection = CompassPoint.West
let rememberedDirection = currentDirection
currentDirection = .East
if rememberedDirection == .West {
    print("The remembered direction is still .West")
}
// 打印 "The remembered direction is still .West"

类是引用类型

与值类型不同,引用类型在被赋予到一个变量、常量或者被传递到一个函数时,其值不会被拷贝。因此,引用的是已存在的实例本身而不是其拷贝。

请看下面这个示例,其使用了之前定义的 VideoMode 类:

let tenEighty = VideoMode()
tenEighty.resolution = hd
tenEighty.interlaced = true
tenEighty.name = "1080i"
tenEighty.frameRate = 25.0

然后,tenEighty 被赋予名为 alsoTenEighty 的新常量,同时对 alsoTenEighty 的帧率进行修改:

let alsoTenEighty = tenEighty
alsoTenEighty.frameRate = 30.0

因为类是引用类型,所以 tenEight 和 alsoTenEight 实际上引用的是相同的 VideoMode 实例

print("The frameRate property of tenEighty is now \(tenEighty.frameRate)")
// 打印 "The frameRate property of theEighty is now 30.0"

因为类是引用类型,有可能有多个常量和变量在幕后同时引用同一个类实例。如果能够判定两个常量或者变量是否引用同一个类实例将会很有帮助。为了达到这个目的,Swift 内建了两个恒等运算符:

  • 等价于(===)
  • 不等价于(!==)
    运用这两个运算符检测两个常量或者变量是否引用同一个实例:
if tenEighty === alsoTenEighty {
    print("tenEighty and alsoTenEighty refer to the same Resolution instance.")
}

什么时候选择使用结构体:
按照通用的准则,当符合一条或多条以下条件时,请考虑构建结构体:

  • 该数据结构的主要目的是用来封装少量相关简单数据值。
  • 有理由预计该数据结构的实例在被赋值或传递时,封装的数据将会被- 拷贝而不是被引用。
  • 该数据结构中储存的值类型属性,也应该被拷贝,而不是被引用。
  • 该数据结构不需要去继承另一个既有类型的属性或者行为。

字符串、数组、和字典类型的赋值与复制行为

Swift 中,许多基本类型,诸如 String,Array 和 Dictionary 类型均以结构体的形式实现。这意味着被赋值给新的常量或变量,或者被传入函数或方法中时,它们的值会被拷贝。

Objective-C 中 NSString,NSArray 和 NSDictionary 类型均以类的形式实现,而并非结构体。它们在被赋值或者被传入函数或方法时,不会发生值拷贝,而是传递现有实例的引用。

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