Swift傻傻分不清楚系列(十一)類和結構體

本頁包含內容：

類和結構體對比
結構體和枚舉是值類型
類是引用類型
類和結構體的選擇
字符串(String)、數組(Array)、和字典(Dictionary)類型的賦值與復制行為

類和結構體是人們構建代碼所用的一種通用且靈活的構造體。我們可以使用完全相同的語法規則來為類和結構體定義屬性（常量、變量）和添加方法，從而擴展類和結構體的功能。

與其他編程語言所不同的是，Swift 并不要求你為自定義類和結構去創建獨立的接口和實現文件。你所要做的是在一個單一文件中定義一個類或者結構體，系統將會自動生成面向其它代碼的外部接口。

注意
通常一個類的實例被稱為對象。然而在 Swift 中，類和結構體的關系要比在其他語言中更加的密切，本章中所討論的大部分功能都可以用在類和結構體上。因此，我們會主要使用實例而不是對象。

類和結構體對比

Swift 中類和結構體有很多共同點。共同處在于：

定義屬性用于存儲值
定義方法用于提供功能
定義下標操作使得可以通過下標語法來訪問實例所包含的值
定義構造器用于生成初始化值
通過擴展以增加默認實現的功能
實現協議以提供某種標準功能

與結構體相比，類還有如下的附加功能：

繼承允許一個類繼承另一個類的特征
類型轉換允許在運行時檢查和解釋一個類實例的類型
析構器允許一個類實例釋放任何其所被分配的資源
引用計數允許對一個類的多次引用

注意
結構體總是通過被復制的方式在代碼中傳遞，不使用引用計數。

定義語法

類和結構體有著類似的定義方式。我們通過關鍵字class和struct來分別表示類和結構體，并在一對大括號中定義它們的具體內容：

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

注意
在你每次定義一個新類或者結構體的時候，實際上你是定義了一個新的 Swift 類型。因此請使用UpperCamelCase這種方式來命名（如SomeClass和SomeStructure等），以便符合標準 Swift 類型的大寫命名風格（如String，Int和Bool）。相反的，請使用lowerCamelCase這種方式為屬性和方法命名（如framerate和incrementCount），以便和類型名區分。

以下是定義結構體和定義類的示例：

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

在上面的示例中我們定義了一個名為Resolution的結構體，用來描述一個顯示器的像素分辨率。這個結構體包含了兩個名為width和height的存儲屬性。存儲屬性是被捆綁和存儲在類或結構體中的常量或變量。當這兩個屬性被初始化為整數0的時候，它們會被推斷為Int類型。

在上面的示例中我們還定義了一個名為VideoMode的類，用來描述一個視頻顯示器的特定模式。這個類包含了四個變量存儲屬性。第一個是分辨率，它被初始化為一個新的Resolution結構體的實例，屬性類型被推斷為Resolution。新VideoMode實例同時還會初始化其它三個屬性，它們分別是，初始值為false的interlaced，初始值為0.0的frameRate，以及值為可選String的name。name屬性會被自動賦予一個默認值nil，意為“沒有name值”，因為它是一個可選類型。

類和結構體實例

Resolution結構體和VideoMode類的定義僅描述了什么是Resolution和VideoMode。它們并沒有描述一個特定的分辨率（resolution）或者視頻模式（video mode）。為了描述一個特定的分辨率或者視頻模式，我們需要生成一個它們的實例。

生成結構體和類實例的語法非常相似：

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

結構體和類都使用構造器語法來生成新的實例。構造器語法的最簡單形式是在結構體或者類的類型名稱后跟隨一對空括號，如Resolution()或VideoMode()。通過這種方式所創建的類或者結構體實例，其屬性均會被初始化為默認值。構造過程章節會對類和結構體的初始化進行更詳細的討論。

屬性訪問

通過使用點語法（dot syntax），你可以訪問實例的屬性。其語法規則是，實例名后面緊跟屬性名，兩者通過點號(.)連接：

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

在上面的例子中，someResolution.width引用someResolution的width屬性，返回width的初始值0。

你也可以訪問子屬性，如VideoMode中Resolution屬性的width屬性：

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

你也可以使用點語法為變量屬性賦值：

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

注意
與 Objective-C 語言不同的是，Swift 允許直接設置結構體屬性的子屬性。上面的最后一個例子，就是直接設置了someVideoMode中resolution屬性的width這個子屬性，以上操作并不需要重新為整個resolution屬性設置新值。

結構體類型的成員逐一構造器（Memberwise Initializers for Structure Types）

所有結構體都有一個自動生成的成員逐一構造器，用于初始化新結構體實例中成員的屬性。新實例中各個屬性的初始值可以通過屬性的名稱傳遞到成員逐一構造器之中：

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

與結構體不同，類實例沒有默認的成員逐一構造器。

結構體和枚舉是值類型

值類型被賦予給一個變量、常量或者被傳遞給一個函數的時候，其值會被拷貝。

在之前的章節中，我們已經大量使用了值類型。實際上，在 Swift 中，所有的基本類型：整數（Integer）、浮點數（floating-point）、布爾值（Boolean）、字符串（string)、數組（array）和字典（dictionary），都是值類型，并且在底層都是以結構體的形式所實現。

在 Swift 中，所有的結構體和枚舉類型都是值類型。這意味著它們的實例，以及實例中所包含的任何值類型屬性，在代碼中傳遞的時候都會被復制。

請看下面這個示例，其使用了前一個示例中的Resolution結構體：

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

在以上示例中，聲明了一個名為hd的常量，其值為一個初始化為全高清視頻分辨率（1920?像素寬，1080?像素高）的Resolution實例。

然后示例中又聲明了一個名為cinema的變量，并將hd賦值給它。因為Resolution是一個結構體，所以cinema的值其實是hd的一個拷貝副本，而不是hd本身。盡管hd和cinema有著相同的寬（width）和高（height），但是在幕后它們是兩個完全不同的實例。

下面，為了符合數碼影院放映的需求（2048?像素寬，1080?像素高），cinema的width屬性需要作如下修改：

cinema.width = 2048

這里，將會顯示cinema的width屬性確已改為了2048：

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

然而，初始的hd實例中width屬性還是1920：

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

在將hd賦予給cinema的時候，實際上是將hd中所存儲的值進行拷貝，然后將拷貝的數據存儲到新的cinema實例中。結果就是兩個完全獨立的實例碰巧包含有相同的數值。由于兩者相互獨立，因此將cinema的width修改為2048并不會影響hd中的width的值。

枚舉也遵循相同的行為準則：

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")
}
// 輸出 "The remembered direction is still .West"

上例中rememberedDirection被賦予了currentDirection的值，實際上它被賦予的是值的一個拷貝。賦值過程結束后再修改currentDirection的值并不影響rememberedDirection所儲存的原始值的拷貝。

類是引用類型

與值類型不同，引用類型在被賦予到一個變量、常量或者被傳遞到一個函數時，其值不會被拷貝。因此，引用的是已存在的實例本身而不是其拷貝。

請看下面這個示例，其使用了之前定義的VideoMode類：

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

以上示例中，聲明了一個名為tenEighty的常量，其引用了一個VideoMode類的新實例。在之前的示例中，這個視頻模式（video mode）被賦予了HD分辨率（1920*1080）的一個拷貝（即hd實例）。同時設置為interlaced，命名為“1080i”。最后，其幀率是25.0幀每秒。

然后，tenEighty被賦予名為alsoTenEighty的新常量，同時對alsoTenEighty的幀率進行修改：

let alsoTenEighty = tenEighty
alsoTenEighty.frameRate = 30.0

因為類是引用類型，所以tenEight和alsoTenEight實際上引用的是相同的VideoMode實例。換句話說，它們是同一個實例的兩種叫法。

下面，通過查看tenEighty的frameRate屬性，我們會發現它正確的顯示了所引用的VideoMode實例的新幀率，其值為30.0：

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

需要注意的是tenEighty和alsoTenEighty被聲明為常量而不是變量。然而你依然可以改變tenEighty.frameRate和alsoTenEighty.frameRate，因為tenEighty和alsoTenEighty這兩個常量的值并未改變。它們并不“存儲”這個VideoMode實例，而僅僅是對VideoMode實例的引用。所以，改變的是被引用的VideoMode的frameRate屬性，而不是引用VideoMode的常量的值。

恒等運算符

因為類是引用類型，有可能有多個常量和變量在幕后同時引用同一個類實例。（對于結構體和枚舉來說，這并不成立。因為它們作為值類型，在被賦予到常量、變量或者傳遞到函數時，其值總是會被拷貝。）

如果能夠判定兩個常量或者變量是否引用同一個類實例將會很有幫助。為了達到這個目的，Swift 內建了兩個恒等運算符：

等價于（===）
不等價于（!==）

運用這兩個運算符檢測兩個常量或者變量是否引用同一個實例：

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

請注意，“等價于”（用三個等號表示，===）與“等于”（用兩個等號表示，==）的不同：

“等價于”表示兩個類類型（class type）的常量或者變量引用同一個類實例。
“等于”表示兩個實例的值“相等”或“相同”，判定時要遵照設計者定義的評判標準，因此相對于“相等”來說，這是一種更加合適的叫法。

當你在定義你的自定義類和結構體的時候，你有義務來決定判定兩個實例“相等”的標準。

指針

如果你有 C，C++ 或者 Objective-C 語言的經驗，那么你也許會知道這些語言使用指針來引用內存中的地址。一個引用某個引用類型實例的 Swift 常量或者變量，與 C 語言中的指針類似，但是并不直接指向某個內存地址，也不要求你使用星號（*）來表明你在創建一個引用。Swift 中的這些引用與其它的常量或變量的定義方式相同。