Swift3.0-类和结构体

类和结构体

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。

注意
通常一个的实例被称为对象。然而在 Swift 中,类和结构体的关系要比在其他语言中更加的密切,本章中所讨论的大部分功能都可以用在类和结构体上。因此,我们会主要使用实例而不是对象

定义语法

类和结构体有着类似的定义方式。我们通过关键字classstruct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:

class SomeClass {
    // class definition goes here
}
struct SomeStructure {
    // structure definition goes here
}

注意
在你每次定义一个新类或者结构体的时候,实际上你是定义了一个新的 Swift 类型。因此请使用UpperCamelCase这种方式来命名(如SomeClassSomeStructure等),以便符合标准 Swift 类型的大写命名风格(如StringIntBool)。相反的,请使用lowerCamelCase这种方式为属性和方法命名(如framerateincrementCount),以便和类型名区分。

以下是定义结构体和定义类的示例:

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

在上面的示例中我们定义了一个名为Resolution的结构体,用来描述一个显示器的像素分辨率。这个结构体包含了两个名为widthheight的存储属性。存储属性是被捆绑和存储在类或结构体中的常量或变量。当这两个属性被初始化为整数0的时候,它们会被推断为Int类型。

在上面的示例中我们还定义了一个名为VideoMode的类,用来描述一个视频显示器的特定模式。这个类包含了四个变量存储属性。第一个是分辨率,它被初始化为一个新的Resolution结构体的实例,属性类型被推断为Resolution。新VideoMode实例同时还会初始化其它三个属性,它们分别是,初始值为falseinterlaced,初始值为0.0frameRate,以及值为可选Stringnamename属性会被自动赋予一个默认值nil,意为“没有name值”,因为它是一个可选类型。

类和结构体实例

Resolution结构体和VideoMode类的定义仅描述了什么是ResolutionVideoMode。它们并没有描述一个特定的分辨率(resolution)或者视频模式(video mode)。为了描述一个特定的分辨率或者视频模式,我们需要生成一个它们的实例。

生成结构体和类实例的语法非常相似:

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

结构体和类都使用构造器语法来生成新的实例。构造器语法的最简单形式是在结构体或者类的类型名称后跟随一对空括号,如Resolution()VideoMode()。通过这种方式所创建的类或者结构体实例,其属性均会被初始化为默认值。

结构体类型的成员逐一构造器(Memberwise Initializers for Structure Types)

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)

与结构体不同,类实例没有默认的成员逐一构造器。

属性访问

通过使用点语法dot syntax),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:

访问属性:

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

为属性变量赋值:

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

值类型与引用类型

Swift里面的类型分为两种:

  • 值类型(Value Types):每个实例都保留了一分独有的数据拷贝,一般以结构体 (struct)枚举(enum) 或者元组(tuple)的形式出现。

  • 引用类型(Reference Type):每个实例共享同一份数据来源,一般以类(class)的形式出现。

值类型与引用类型的区别

值类型和引用类型最基本的分别在复制之后的结果。当一个值类型被复制的时候,相当于创造了一个完全独立的实例,这个实例保有属于自己的独有数据,数据不会受到其他实例的数据变化影响:

    // 下面是一个值类型的例子
    struct S { var data: Int = -1 }
    var a = S()
    var b = a                            // b是a的拷贝
    a.data = 42                            // 更改a的数据,b的不受影响
    print("\(a.data), \(b.data)")        // 输出结果 "42, -1"

值类型就好像身份证复印件一样,复印出来之后,修改原件上面的内容,复印件上的内容不会变。

另一方面,复制一个引用类型的时候,实际上是默默地创造了一个共享的实例分身,两者是共用一套数据。因此修改其中任何一个实例的数据,也会影响到另外那个。

    // 下面是一个引用类型的例子
    class C { var data: Int = -1 }
    var x = C()
    var y = x                            // y是x的拷贝
    x.data = 42                            // 更改x的数据,等于同时修改了y
    println("\(x.data), \(y.data)")        // 输出结果 "42, 42"
恒等运算符

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。(对于结构体和枚举来说,这并不成立。因为它们作为值类型,在被赋予到常量、变量或者传递到函数时,其值总是会被拷贝。)

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:

class C { 
    var data: Int = -1 
}
var x = C()
var y = x  
if x === y {
    print("是同一个实例")
}
//输出 "tenEighty and alsoTenEighty refer to the same Resolution instance."

请注意,“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。(不能用于判断值相等)
  • “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。

当你在定义你的自定义类和结构体的时候,你有义务来决定判定两个实例“相等”的标准

类和结构体的选择

在你的代码中,你可以使用类和结构体来定义你的自定义数据类型。

然而,结构体实例总是通过值传递,类实例总是通过引用传递。这意味两者适用不同的任务。当你在考虑一个工程项目的数据结构和功能的时候,你需要决定每个数据结构是定义成类还是结构体。

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。

举例来说,以下情境中适合使用结构体:

  • 几何形状的大小,封装一个width属性和height属性,两者均为Double类型。
  • 一定范围内的路径,封装一个start属性和length属性,两者均为Int类型。
  • 三维坐标系内一点,封装xyz属性,三者均为Double类型。

在所有其它案例中,定义一个类,生成一个它的实例,并通过引用来管理和传递。实际中,这意味着绝大部分的自定义数据构造都应该是类,而非结构体。

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