Swift基础 结构和类

翻译自：https://docs.swift.org/swift-book/LanguageGuide/ClassesAndStructures.html

结构和类是通用的、灵活的结构，成为程序代码的构建块。您定义属性和方法，使用定义常量、变量和函数的相同语法为结构和类添加功能。

与其他编程语言不同，Swift不要求您为自定义结构和类创建单独的接口和实现文件。在Swift中，您在单个文件中定义结构或类，该类或结构的外部接口会自动供其他代码使用。

注意

类的实例传统上被称为对象。然而，与其他语言相比，Swift结构和类的功能要接近得多，本章的大部分内容描述了适用于类或结构类型的实例的功能。因此，使用了更通用的术语实例。

比较结构和类

Swift中的结构和类有很多共同点。两者都可以：

• 定义属性以存储值
• 定义提供功能的方法
• 定义下标，以使用下标语法提供对其值的访问
• 定义初始化器以设置其初始状态
• 扩展以将其功能扩展到默认实现之外
• 符合协议，提供某种类型的标准功能

有关更多信息，请参阅属性、方法、下标、初始化、扩展和协议。

类具有结构所没有的额外功能：

• 继承使一个类继承另一个类的特征。
• 类型转换使您可以在运行时检查和解释类实例的类型。
• 去初始化器使类的实例能够释放其分配的任何资源。
• 引用计数允许对类实例进行多个引用。

有关更多信息，请参阅继承、类型铸造、去初始化和自动引用计数。

类支持的额外功能以增加复杂性为代价。作为一般准则，更喜欢结构，因为它们更容易推理，并在适当或必要时使用类。在实践中，这意味着您定义的大多数自定义数据类型将是结构和枚举。有关更详细的比较，请参阅在结构和类之间进行选择。

注意

班级和演员有许多相同的特征和行为。有关演员的信息，请参阅并发。

定义语法

结构和类具有相似的定义语法。您引入了带有struct关键字的结构和带有class关键字的类。两者都将整个定义放在一对大括号中：

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

注意

无论何时定义一个新的结构或类，都要定义一个新的Swift类型。给类型命名为‘UpperCamelCase’(比如这里的‘SomeStructure’和‘SomeClass’)，以匹配标准Swift类型(比如‘String’，‘Int’和‘Bool’)的大小写。将属性和方法命名为“lowerCamelCase”(例如“frameRate”和“incrementCount”)，以区别于类型名称。

以下是结构定义和类定义的示例：

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

上面的示例定义了一个名为Resolution的新结构，以描述基于像素的显示分辨率。这种结构有两个存储属性，称为width和height。存储属性是捆绑并作为结构或类的一部分存储的常量或变量。通过将这两个属性设置为初始整数值为0，可以推断为Int类型。

上面的示例还定义了一个名为VideoMode的新类，以描述视频显示的特定视频模式。该类有四个变量存储属性。第一个，resolution，用一个新的Resolution结构实例初始化，该实例推断出Resolution的属性类型。对于其他三个属性，新的VideoMode实例将初始化为false的interlaced设置（意思是“非隔行视频”），播放帧速率为0.0，以及名为name的可选String值。name属性会自动被赋予nil的默认值或“无name值”，因为它是可选类型。

结构和类实例

‘ Resolution ‘结构定义和’ VideoMode ‘类定义只描述了’ Resolution ‘或’ VideoMode ‘的外观。它们本身并不描述特定的分辨率或视频模式。为此，您需要创建结构或类的实例。

创建实例的语法对结构和类都非常相似：

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

结构和类都对新实例使用初始化器语法。最简单的初始化器语法形式使用类或结构的类型名称，后跟空括号，如Resolution()或VideoMode()。这会创建一个类或结构的新实例，任何属性都初始化为默认值。类和结构初始化在初始化中进行了更详细的描述。

访问属性

您可以使用点语法访问实例的属性。在点语法中，您立即在实例名称之后写入属性名称，用句点（.）分隔，没有任何空格：

print("The width of someResolution is \(someResolution.width)")
// Prints "The width of someResolution is 0"

在本例中，someResolution.width引用someResolution的width属性，并返回其默认初始值0。

您可以深入了解子属性，例如VideoMode``resolution属性中的width属性：

print("The width of someVideoMode is \(someVideoMode.resolution.width)")
// Prints "The width of someVideoMode is 0"

您还可以使用点语法为变量属性分配新值：

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

结构类型的成员初始化器

所有结构都有一个自动生成的按成员初始化器，您可以使用它初始化新结构实例的成员属性。新实例属性的初始值可以通过名称传递给成员初始化器：

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

与结构不同，类实例不会收到默认的按成员初始化器。初始化器在初始化中进行了更详细的描述。

结构和枚举是值类型

值类型是一种类型，其值在分配给变量或常量时，或当传递给函数时被复制。

在前几章中，您实际上一直在广泛使用值类型。事实上，Swift中的所有基本类型——整数、浮点数、布尔值、字符串、数组和字典——都是值类型，并作为幕后结构实现。

所有结构和枚举都是Swift中的值类型。这意味着，您创建的任何结构和枚举实例，以及它们作为属性的任何值类型，在代码中传递时，总是会被复制。

注意

标准库定义的集合，如数组、字典和字符串，使用优化来降低复制的性能成本。这些集合不是立即复制，而是共享内存，其中元素存储在原始实例和任何副本之间。如果集合的副本之一被修改，则在修改前复制元素。您在代码中看到的行为总是像是立即复制一样。

考虑这个例子，它使用上一个示例中的Resolution结构：

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

此示例声明一个名为hd常量，并将其设置为使用全高清视频的宽度和高度初始化的Resolution实例（1920像素宽，高1080像素）。

然后，它声明一个名为cinema的变量，并将其设置为hd的当前值。因为Resolution是一个结构，所以制作了现有实例的副本，并将这个新副本分配给cinema。尽管hd``cinema现在具有相同的宽度和高度，但它们是幕后两个完全不同的实例。

接下来，cinema的width属性被修改为用于数字影院投影的稍宽的2K标准的宽度（宽2048像素，高1080像素）：

cinema.width = 2048

检查cinema的width属性表明，它确实变成了2048：

print("cinema is now \(cinema.width) pixels wide")
// Prints "cinema is now 2048 pixels wide"

然而，原始hd实例的width属性仍然具有1920年的旧值：

print("hd is still \(hd.width) pixels wide")
// Prints "hd is still 1920 pixels wide"

当给cinema当前hd值时，存储在hd中的值被复制到新的cinema实例中。最终结果是两个完全独立的实例，其中包含相同的数字值。然而，由于它们是单独的实例，将cinema的宽度设置为2048不会影响存储在hd中的宽度，如下图所示：

同样的行为也适用于枚举：

enum CompassPoint {
   case north, south, east, west
   mutating func turnNorth() {
       self = .north
   }
}
var currentDirection = CompassPoint.west
let rememberedDirection = currentDirection
currentDirection.turnNorth()

print("The current direction is \(currentDirection)")
print("The remembered direction is \(rememberedDirection)")
// Prints "The current direction is north"
// Prints "The remembered direction is west"

当rememberedDirection被分配到currentDirection的值时，它实际上被设置为该值的副本。此后更改currentDirection的值不会影响存储在rememberedDirection中的原始值的副本。

类是参考类型

与值类型不同，引用类型在分配给变量或常量或传递给函数时不会复制。使用对相同现有实例的引用，而不是副本。

以下是使用上面定义的VideoMode类的示例：

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

这个例子声明了一个名为’ ten80 ‘的新常量，并将其设置为指向’ VideoMode ‘类的一个新实例。视频模式被分配一个以前的高清分辨率“1920”到“1080”的副本。它被设置为交错，它的名称被设置为‘1080i’，它的帧速率被设置为‘25.0’帧每秒。

接下来，tenEighty分配给一个新的常量，称为alsoTenEighty，并修改了alsoTenEighty帧速率：

let alsoTenEighty = tenEighty
alsoTenEighty.frameRate = 30.0

由于类是引用类型，tenEighty和alsoTenEighty实际上都引用同一个VideoMode实例。实际上，它们只是同一单个实例的两个不同名称，如下图所示：

检查tenEighty的frameRate属性表明，它从底层VideoMode实例正确报告了30.0的新帧速率：

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

这个例子还展示了引用类型如何更难推理。如果tenEighty和alsoTenEighty程序的代码中相距甚远，可能很难找到更改视频模式的所有方式。无论你在哪里使用tenEighty，你还必须考虑使用alsoTenEighty的代码，反之亦然。相比之下，值类型更容易推理，因为所有与相同值交互的代码都在源文件中紧密相连。

请注意，tenEighty和alsoTenEighty被声明为常量，而不是变量。但是，您仍然可以更改tenEighty.frameRate和alsoTenEighty.frameRate，因为tenEighty和alsoTenEighty常量本身的值实际上没有变化。tenEighty和alsoTenEighty本身不会“存储”VideoMode实例，相反，它们都指幕后VideoMode实例。更改的是底层VideoMode的frameRate属性，而不是对该VideoMode的常量引用的值。

身份运算符

由于类是引用类型，因此多个常量和变量可以在幕后引用类的同一单个实例。（结构和枚举并非如此，因为它们在分配给常量或变量或传递给函数时总是被复制。）

有时，找出两个常量或变量是否引用一个类的完全相同的实例是有用的。为了实现这一点，Swift提供了两个身份运算符：

• 相同到（===)
• Not identical to (!==)

使用这些运算符检查两个常量或变量是否引用同一个实例：

if tenEighty === alsoTenEighty {
   print("tenEighty and alsoTenEighty refer to the same VideoMode instance.")
}
// Prints "tenEighty and alsoTenEighty refer to the same VideoMode instance."

请注意，相同于（由三个相等符号表示，或===并不意味着等于（由两个相等符号表示，或==相同。与类类型的两个常量或变量引用完全相同的类实例相同。等于意味着两个实例在值上被认为是相等或等价的，对于类型设计器定义的相等的适当含义。

当您定义自己的自定义结构和类时，您有责任决定什么符合两个相等的条件。定义自己实现==和的过程!=运算符在等效运算符中描述。

指针

如果您有使用C、C++或Objective-C的经验，您可能知道这些语言使用指针来引用内存中的地址。引用某些引用类型的实例的Swift常量或变量类似于C中的指针，但不是指向内存中地址的直接指针，并且不需要您编写星号（*）来指示您正在创建引用。相反，这些引用的定义与Swift中的任何其他常量或变量一样。标准库提供了指针和缓冲区类型，如果您需要直接与指针交互，您可以使用这些类型，请参阅手动内存管理。