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swift学习笔记3——类、结构体、枚举

之前学习swift时的个人笔记,根据github:the-swift-programming-language-in-chinese学习、总结,将重要的内容提取,加以理解后整理为学习笔记,方便以后查询用。详细可以参考the-swift-programming-language-in-chinese,或者苹果官方英文版文档

当前版本是swift2.2

类和结构体

与 Objective-C 语言不同的是,Swift 允许直接设置结构体属性的子属性。

实际上,在 Swift 中,所有的基本类型:整数(Integer)、浮点数(floating-point)、布尔值(Boolean)、字符串(string)、数组(array)和字典(dictionary),都是值类型,并且在底层都是以结构体的形式所实现。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。

“等价于”(用三个等号表示,===)与“等于”(用两个等号表示,==)的不同:

“等价于”表示两个类类型(class type)的常量或者变量引用同一个类实例。
“等于”表示两个实例的值“相等”或“相同”,判定时要遵照设计者定义的评判标准,因此相对于“相等”来说,这是一种更加合适的叫法。

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。

以上是对字符串、数组、字典的“拷贝”行为的描述。在你的代码中,拷贝行为看起来似乎总会发生。然而,Swift 在幕后只在绝对必要时才执行实际的拷贝。Swift 管理所有的值拷贝以确保性能最优化,所以你没必要去回避赋值来保证性能最优化。

常量结构体的存储属性

如果创建了一个结构体的实例并将其赋值给一个常量,则无法修改该实例的任何属性,即使有属性被声明为变量也不行:

注意
必须将延迟存储属性声明成变量(使用 var 关键字),因为属性的初始值可能在实例构造完成之后才会得到。而常量属性在构造过程完成之前必须要有初始值,因此无法声明成延迟属性

这种行为是由于结构体(struct)属于值类型。当值类型的实例被声明为常量的时候,它的所有属性也就成了常量。
属于引用类型的类(class)则不一样。把一个引用类型的实例赋给一个常量后,仍然可以修改该实例的变量属性。

如果一个被标记为 lazy 的属性在没有初始化时就同时被多个线程访问,则无法保证该属性只会被初始化一次。

存储属性与计算属性

存储属性没有get和setter方法,延迟存储属性即lazy懒加载

计算属性,有get方法和可选的set方法(必须有get方法),在set方法里面给计算属性赋值会造成循环调用

属性观察器

属性观察器监控和响应属性值的变化,每次属性被设置值的时候都会调用属性观察器,即使新值和当前值相同的时候也不例外。

可以为除了延迟存储属性之外的其他存储属性添加属性观察器,也可以通过重写属性的方式为继承的属性(包括存储属性和计算属性)添加属性观察器

父类的属性在子类的构造器中被赋值时,它在父类中的 willSet 和 didSet 观察器会被调用,随后才会调用子类的观察器

在第一个检查过程中,willSet,didSet 属性观察器再次将其设置成了不同的值,但这不会造成属性观察器被再次调用。有了属性观察器,就不应再有getter和setter方法

类型属性

跟实例的存储型属性不同,必须给存储型类型属性指定默认值,因为类型本身没有构造器,也就无法在初始化过程中使用构造器给类型属性赋值。
存储型类型属性是延迟初始化的,它们只有在第一次被访问的时候才会被初始化。即使它们被多个线程同时访问,系统也保证只会对其进行一次初始化,并且不需要对其使用 lazy 修饰符。

继承

在 Swift 中,继承是区分「类」与其它类型的一个基本特征。

重写属性

你可以重写继承来的实例属性或类型属性,提供自己定制的 getter 和 setter,或添加属性观察器使重写的属性可以观察属性值什么时候发生改变。

你可以将一个继承来的只读属性重写为一个读写属性,只需要在重写版本的属性里提供 getter 和 setter 即可。但是,你不可以将一个继承来的读写属性重写为一个只读属性。

如果你在重写属性中提供了 setter,那么你也一定要提供 getter。如果你不想在重写版本中的 getter 里修改继承来的属性值,你可以直接通过super.someProperty来返回继承来的值,其中someProperty是你要重写的属性的名字。

你不可以为继承来的常量存储型属性或继承来的只读计算型属性添加属性观察器。这些属性的值是不可以被设置的,所以,为它们提供willSet或didSet实现是不恰当。
此外还要注意,你不可以同时提供重写的 setter 和重写的属性观察器。如果你想观察属性值的变化,并且你已经为那个属性提供了定制的 setter,那么你在 setter 中就可以观察到任何值变化了。

存储属性的初始赋值

类和结构体在创建实例时,必须为所有存储型属性设置合适的初始值。存储型属性的值不能处于一个未知的状态。可选类型的属性可以不设,它将自动初始化为nil

你可以在构造器中为存储型属性赋初值,也可以在定义属性时为其设置默认值。以下小节将详细介绍这两种方法。

当你为存储型属性设置默认值或者在构造器中为其赋值时,它们的值是被直接设置的,不会触发任何属性观察者

如果你在定义构造器时没有提供参数的外部名字,Swift 会为构造器的每个参数自动生成一个跟内部名字相同的外部名

如果你不希望为构造器的某个参数提供外部名字,你可以使用下划线(_)来显式描述它的外部名

默认构造器

如果结构体或类的所有属性都有默认值,同时没有自定义的构造器,那么 Swift 会给这些结构体或类提供一个默认构造器(default initializers)。这个默认构造器将简单地创建一个所有属性值都设置为默认值的实例。

除了上面提到的默认构造器,如果结构体没有提供自定义的构造器,它们将自动获得一个逐一成员构造器,即使结构体的存储型属性没有默认值。

指定构造器、便利构造器

指定构造器和便利构造器的语法

类的指定构造器的写法跟值类型简单构造器一样:

init(parameters) {
    statements
}

便利构造器也采用相同样式的写法,但需要在init关键字之前放置convenience关键字,并使用空格将它们俩分开:

convenience init(parameters) {
    statements
}

为了简化指定构造器和便利构造器之间的调用关系,Swift 采用以下三条规则来限制构造器之间的代理调用:

  • 指定构造器必须调用其直接父类的的指定构造器。
  • 便利构造器必须调用同一类中定义的其它构造器。
  • 便利构造器必须最终导致一个指定构造器被调用。

一个更方便记忆的方法是:指定构造器必须总是向上代理,便利构造器必须总是横向代理

两段式构造

Swift 的两段式构造过程跟 Objective-C 中的构造过程类似。最主要的区别在于阶段 1,Objective-C 给每一个属性赋值0或空值(比如说0或nil)。Swift 的构造流程则更加灵活,它允许你设置定制的初始值,并自如应对某些属性不能以0或nil作为合法默认值的情况。

Swift 编译器将执行 4 种有效的安全检查,以确保两段式构造过程能不出错地完成:

安全检查 1

指定构造器必须保证它所在类引入的所有属性都必须先初始化完成,之后才能将其它构造任务向上代理给父类中的构造器。

如上所述,一个对象的内存只有在其所有存储型属性确定之后才能完全初始化。为了满足这一规则,指定构造器必须保证它所在类引入的属性在它往上代理之前先完成初始化。

安全检查 2

指定构造器必须先向上代理调用父类构造器,然后再为继承的属性设置新值。如果没这么做,指定构造器赋予的新值将被父类中的构造器所覆盖。

安全检查 3

便利构造器必须先代理调用同一类中的其它构造器,然后再为任意属性赋新值。如果没这么做,便利构造器赋予的新值将被同一类中其它指定构造器所覆盖。

安全检查 4

构造器在第一阶段构造完成之前,不能调用任何实例方法,不能读取任何实例属性的值,不能引用self作为一个值。

类实例在第一阶段结束以前并不是完全有效的。只有第一阶段完成后,该实例才会成为有效实例,才能访问属性和调用方法。

以下是两段式构造过程中基于上述安全检查的构造流程展示:

阶段 1

  • 某个指定构造器或便利构造器被调用。
  • 完成新实例内存的分配,但此时内存还没有被初始化。
  • 指定构造器确保其所在类引入的所有存储型属性都已赋初值。存储型属性所属的内存完成初始化。
  • 指定构造器将调用父类的构造器,完成父类属性的初始化。
  • 这个调用父类构造器的过程沿着构造器链一直往上执行,直到到达构造器链的最顶部。
  • 当到达了构造器链最顶部,且已确保所有实例包含的存储型属性都已经赋值,这个实例的内存被认为已经完全初始化。此时阶段 1 完成。

阶段 2

  • 从顶部构造器链一直往下,每个构造器链中类的指定构造器都有机会进一步定制实例。构造器此时可以访问self、修改它的属性并调用实例方法等等。
  • 最终,任意构造器链中的便利构造器可以有机会定制实例和使用self。
  1. 调用构造器后,先完成实例内存的分配,再保证自己引入的存储性属性都被初始化(有默认值也可),然后调用父类的构造器(没有设置默认值的存储性属性,必须在构造器初始化完成后再调用父类的指定构造器),当父类有多个指定构造器,只调用其中一个即可
  2. 存储性属性必须先初始化后才能使用,特别是在构造器中尤其要注意。父类的存储属性,只有调用完父类的构造器之后才能用self来右值访问,使用self来左值赋值
class Food {
    var name: String
    init(name: String) {
//        print(self.name)  // 这里访问会出错,因为self.name还没有初始化
        self.name = name    // 初始化 self.name
        print(self.name)    // 已经初始化,可以访问
    }
    convenience init() {
        self.init(name: "[Unnamed]")
    }
}

可失败构造器

init?()

你可以用非可失败构造器重写可失败构造器,但反过来却不行。

当你用子类的非可失败构造器重写父类的可失败构造器时,向上代理到父类的可失败构造器的唯一方式是对父类的可失败构造器的返回值进行强制解包。例如:

class UntitledDocument: Document {
    override init() {
        super.init(name: "[Untitled]")!
    }
}

类,结构体,枚举的可失败构造器可以横向代理到类型中的其他可失败构造器。类似的,子类的可失败构造器也能向上代理到父类的可失败构造器。

无论是向上代理还是横向代理,如果你代理到的其他可失败构造器触发构造失败,整个构造过程将立即终止,接下来的任何构造代码不会再被执行。

可失败构造器,可以不向上代理

必要构造器

在类的构造器前添加required修饰符表明所有该类的子类都必须实现该构造器:

class SomeClass {
    required init() {
        // 构造器的实现代码
    }
}

在子类重写父类的必要构造器时,必须在子类的构造器前也添加required修饰符,表明该构造器要求也应用于继承链后面的子类。在重写父类中必要的指定构造器时,不需要添加override修饰符:

class SomeSubclass: SomeClass {
    required init() {
        // 构造器的实现代码
    }
}

析构过程

析构器只适用于类类型,当一个类的实例被释放之前,析构器会被立即调用。在类的定义中,每个类最多只能有一个析构器.

析构器是在实例释放发生前被自动调用。你不能主动调用析构器。子类继承了父类的析构器,并且在子类析构器实现的最后,父类的析构器会被自动调用。即使子类没有提供自己的析构器,父类的析构器也同样会被调用

因为直到实例的析构器被调用后,实例才会被释放,所以析构器可以访问实例的所有属性,并且可以根据那些属性可以修改它的行为

枚举

Swift 中的枚举更加灵活,不必给每一个枚举成员提供一个值。如果给枚举成员提供一个值(称为“原始”值),则该值的类型可以是字符串,字符,或是一个整型值或浮点数。

下面是用枚举表示指南针四个方向的例子:

enum CompassPoint {
    case North
    case South
    case East
    case West
}

与 C 和 Objective-C 不同,Swift 的枚举成员在被创建时不会被赋予一个默认的整型值。在上面的CompassPoint例子中,North,South,East和West不会被隐式地赋值为0,1,2和3。相反,这些枚举成员本身就是完备的值,这些值的类型是已经明确定义好的CompassPoint类型。

原始值

enum ASCIIControlCharacter: Character {
    case Tab = "\t"
    case LineFeed = "\n"
    case CarriageReturn = "\r"
}

枚举类型ASCIIControlCharacter的原始值类型被定义为Character,对于一个特定的枚举成员,它的原始值始终不变


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