Swift-屬性

屬性將值跟特定的類、結構體或列舉關聯。儲存屬性儲存常量或者變數作為例項的一部分，而計算屬性計算（不是儲存）一個值。計算屬性可以用於類、結構體和列舉，儲存屬性只能用於類和結構體。

儲存屬性和計算屬性通常與特定型別的例項關聯。但是，屬性也可以直接作用於型別本身，這種屬性稱為型別屬性。

另外，還可以定義屬性觀察期來監控屬性的變化，以此來觸發一個自定義的操作。屬性觀察器可以新增到自己定義的儲存屬性上，也可以新增到父類繼承屬性上。

本文包含儲存屬性、計算屬性、屬性觀察器、全域性變數和區域性變數、型別屬性

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儲存屬性

簡單來說，一個儲存屬性就是儲存在特定類或結構體例項裡的一個常量或變數。儲存屬性可以是變數儲存屬性，也可以是常量儲存屬性。

可以在定義儲存屬性的時候指定預設值，也可以在構造過程中設定或修改儲存屬性的值，甚至修改常量儲存屬性的值。

下面的例子定義了一個名為FixedLengthRange的結構體，該結構體用於描述整數的範圍，且這個範圍值在建立後不能被修改。

struct FixedLengthRange {
    var firstValue: Int
    let length: Int
}
var rangeOfThreeItems = FixedLengthRange(firstValue: 0, length: 3)
// 該區間表示整數0，1，2
rangeOfThreeItems.firstValue = 6
// 該區間現在表示整數6，7，8
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FixedLengthRange的例項包含一個名為firstValue的變數儲存屬性和一個名為length的常量儲存屬性。在上面的例子中，length在建立例項的時候被初始化，因為它是一個常量儲存屬性，所有之後無法修改它的值。

常量結構體的儲存屬性

如果建立了一個結構體的例項並將其賦值給一個常量，則無法修改該例項的任何屬性，即使有屬性被宣告為變數也不行：

let rangeOfFourItems = FixedLengthRange(firstValue: 0, length: 4)
// 該區間表示整數0，1，2，3
rangeOfFourItems.firstValue = 6
// 儘管 firstValue 是個變數屬性，這裡還是會報錯
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因為被宣告成let常量，結構體內的變數也無法被修改。

這種行為是由於結構體屬於值型別。當值型別的例項被宣告成常量時，它的所有屬性也就成了常量。類則不一樣，把一個引用型別例項賦值給一個常量後，仍然可以修改該例項的變數屬性。

延遲儲存屬性

延遲儲存屬性是指當第一次被呼叫的時候才會計算其初始值的屬性。在屬性宣告前使用lazy來標示一個延遲儲存屬性。

必須將延遲儲存屬性宣告成變數，因為屬性的初始值可能在例項構造完成之後才會得到。而常量屬性在構造過程完成之前必須要有初始值，因此無法宣告成延遲屬性。

延遲屬性很有用，當屬性的值依賴於在例項的構造過程結束後才會知道影響值的外部因素時，或者當獲得屬性的初始值需要複雜或者大量計算時，可以只在需要的時候計算它。

class DataImporter {
    /*
    DataImporter 是一個負責將外部檔案中的資料匯入的類。
    這個類的初始化會消耗不少時間。
    */
    var fileName = "data.txt"
    // 這裡會提供資料匯入功能
}

class DataManager {
    lazy var importer = DataImporter()
    var data = [String]()
    // 這裡會提供資料管理功能
}

let manager = DataManager()
manager.data.append("Some data")
manager.data.append("Some more data")
// DataImporter 例項的 importer 屬性還沒有被建立
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DataManager 類包含一個名為 data 的儲存屬性，初始值是一個空的字串（String）陣列。這裡沒有給出全部程式碼，只需知道 DataManager 類的目的是管理和提供對這個字串陣列的訪問即可。

DataManager 的一個功能是從檔案匯入資料。該功能由 DataImporter 類提供，DataImporter 完成初始化需要消耗不少時間：因為它的例項在初始化時可能要開啟檔案，還要讀取檔案內容到記憶體。

DataManager 管理資料時也可能不從檔案中匯入資料。所以當 DataManager 的例項被建立時，沒必要建立一個 DataImporter 的例項，更明智的做法是第一次用到 DataImporter 的時候才去建立它。

由於使用了 lazy，importer 屬性只有在第一次被訪問的時候才被建立。比如訪問它的屬性 fileName 時：

print(manager.importer.fileName)
// DataImporter 例項的 importer 屬性現在被建立了
// 輸出 "data.txt”
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注： 如果一個被標記為lazy的屬性在沒有初始化時就同時被多個執行緒訪問，則無法保證該屬性只會被初始化一次。

儲存屬性和例項變數

Swift程式語言中把這些理論統一用屬性來實現。Swift中的屬性沒有對應的例項變數，屬性的後端儲存也無法直接訪問。這就避免了不同場景下訪問方式的困擾，同時也將屬性的定義簡化成一個語句。屬性的全部資訊--包括命名、型別和記憶體管理特徵--最為型別定義的一部分，都定義在一個地方。

計算屬性

除儲存屬性外，類、結構體和列舉可以定義計算屬性。計算屬性不直接儲存值，而是提供一個 getter 和一個可選的 setter，來間接獲取和設定其他屬性或變數的值。

struct Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
}
struct Size {
    var width = 0.0, height = 0.0
}
struct Rect {
    var origin = Point()
    var size = Size()
    var center: Point {
        get {
            let centerX = origin.x + (size.width / 2)
            let centerY = origin.y + (size.height / 2)
            return Point(x: centerX, y: centerY)
        }
        set(newCenter) {
            origin.x = newCenter.x - (size.width / 2)
            origin.y = newCenter.y - (size.height / 2)
        }
    }
}
var square = Rect(origin: Point(x: 0.0, y: 0.0),
    size: Size(width: 10.0, height: 10.0))
let initialSquareCenter = square.center
square.center = Point(x: 15.0, y: 15.0)
print("square.origin is now at (\(square.origin.x), \(square.origin.y))")
// 列印 "square.origin is now at (10.0, 10.0)”
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這個例子定義了3個結構體來描述幾何形狀：

• Point封裝了一個（x，y）的座標
• Size封裝了一個width和一個height
• Rect表示一個原有的尺寸的矩形

Rect 也提供了一個名為 center 的計算屬性。一個矩形的中心點可以從原點（origin）和大小（size）算出，所以不需要將它以顯式宣告的 Point 來儲存。Rect 的計算屬性 center 提供了自定義的 getter 和 setter 來獲取和設定矩形的中心點，就像它有一個儲存屬性一樣。

簡化Setter宣告

如果計算屬性的setter沒有定義表示新的引數名稱，則可以使用預設名稱newValue。下面是使用了簡化setter宣告的Rect結構體程式碼：

struct AlternativeRect {
    var origin = Point()
    var size = Size()
    var center: Point {
        get {
            let centerX = origin.x + (size.width / 2)
            let centerY = origin.y + (size.height / 2)
            return Point(x: centerX, y: centerY)
        }
        set {
            origin.x = newValue.x - (size.width / 2)
            origin.y = newValue.y - (size.height / 2)
        }
    }
}
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只讀計算屬性

只有getter沒有setter的計算屬性就是只讀計算屬性。只讀計算屬性總是返回一個值，可以通過點運算子訪問，但不能設定新的值。

注： 必須使用var關鍵字定義計算屬性，包括只讀計算屬性，因為它們的值不是固定的。let關鍵字只用來宣告常量屬性，表示初始化後再無法修改的值。

只讀計算屬性的宣告可以去掉get關鍵字和花括號：

struct Cuboid {
    var width = 0.0, height = 0.0, depth = 0.0
    var volume: Double {
    	return width * height * depth
    }
}
let fourByFiveByTwo = Cuboid(width: 4.0, height: 5.0, depth: 2.0)
print("the volume of fourByFiveByTwo is \(fourByFiveByTwo.volume)")
// 列印 "the volume of fourByFiveByTwo is 40.0"
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屬性觀察器

屬性觀察器監控和影響屬性值的變化，每次屬性被設定的時候都會呼叫屬性觀察器，及時新值和當前值相同的時候也不例外。（類似OC中的KVO）

可以為除了延遲儲存屬性之外的其他儲存屬性新增屬性觀察器，也可以通過重寫屬性的方式為繼承的屬性（包括儲存屬性和計算屬性）新增屬性觀察器。不必非重寫的計算屬性新增屬性觀察器，因為可以通過他們的setter直接監控和響應值的變化。

可以為屬性新增如下的一個或全部觀察器：

• willSet 在新的值被設定之前呼叫
• didSet 在新的值被設定之後立即呼叫

willSet 觀察器會將新的屬性值作為常量引數傳入，在willSet的實現程式碼中客戶以為這個引數指定一個名稱，如果不指定引數仍然可用，這時使用預設名稱newValue表示。

同樣，didSet觀察器會將舊的屬性值作為引數傳入，可以為該引數命名或者使用預設的引數oldValue。如果在didSet方法中再次對該屬性賦值，那麼新值會覆蓋舊值。

注： 父類的屬性在子類的構造器中被賦值時，它在父類中的willSet和didSet觀察器會被呼叫，隨後才會呼叫子類的觀察器。在父類初始化方法呼叫之前，子類給屬性賦值時，觀察器不會被呼叫。

下面是一個willSet和didSet實際運用的例子，其中定義了一個名為StepCounter的類，用來統計一個不幸時的總步數。這個類可以跟計步器或其他日常鍛鍊的統計裝置的輸入資料配合使用。

class StepCounter {
    var totalSteps: Int = 0 {
        willSet(newTotalSteps) {
            print("About to set totalSteps to \(newTotalSteps)")
        }
        didSet {
            if totalSteps > oldValue  {
                print("Added \(totalSteps - oldValue) steps")
            }
        }
    }
}
let stepCounter = StepCounter()
stepCounter.totalSteps = 200
// About to set totalSteps to 200
// Added 200 steps
stepCounter.totalSteps = 360
// About to set totalSteps to 360
// Added 160 steps
stepCounter.totalSteps = 896
// About to set totalSteps to 896
// Added 536 steps
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StepCounter 類定義了一個 Int 型別的屬性 totalSteps，它是一個儲存屬性，包含 willSet 和 didSet 觀察器。

當 totalSteps 被設定新值的時候，它的 willSet 和 didSet 觀察器都會被呼叫，即使新值和當前值完全相同時也會被呼叫。

例子中的 willSet 觀察器將表示新值的引數自定義為 newTotalSteps，這個觀察器只是簡單的將新的值輸出。

didSet 觀察器在 totalSteps 的值改變後被呼叫，它把新值和舊值進行對比，如果總步數增加了，就輸出一個訊息表示增加了多少步。didSet 沒有為舊值提供自定義名稱，所以預設值 oldValue 表示舊值的引數名。

注： 如果講屬性通過in-out放肆傳入函式，willSet和didSet也會呼叫。這是因為in-out引數採用了拷入拷出模式：即在函式內部使用的引數是copy。函式結束後，又對引數重新賦值。

全域性變數和區域性變數

計算屬性和屬性觀察器所描述的功能也可以用於全域性變數和區域性變數。全域性變數是在函式、方法、閉包或任意型別之外定義的變數。區域性變數是在函式、方法或者閉包內部定義的變數。

全域性或區域性變數都屬於儲存型變數，跟儲存屬性類似，它為特定型別的值提供了儲存空間，並允許讀取和寫入。

另外，在全域性或區域性範圍都可以定義計算型變數和為儲存型變數定義觀察器。計算型變數跟計算屬性一樣，返回一個計算結果而不是儲存值，宣告格式也完全一樣。

注： 全域性的常量或變數都是延遲計算的。跟延遲儲存屬性相似。不同的地方在於，全域性的常量或變數不需要標記lazy修飾符。 區域性範圍的常量或變數從不延遲計算。

型別屬性

例項屬性屬於一個特定型別的例項。每建立一個例項，例項都擁有屬於自己的一套屬性值，例項之間的屬性相互獨立。

也可以為型別本身定義屬性，無論建立了多少個該類似的例項。這些屬性都是隻有唯一一份。這種屬性就是型別屬性。

型別屬性用於定義某個型別所有例項共享的資料。或者所有例項都能訪問的一個變數。

住： 跟例項的儲存型屬性不同，必須給儲存型型別屬性指定預設值，因為型別本身沒有構造器，也就無法在初始化過程中使用構造器給型別屬性賦值。

儲存型型別屬性是延遲初始化，它們只有在第一次被訪問的時候才初始化。即使它們被多個執行緒同時訪問，系統也保證只會對其進行一次初始化，並且不需要對其使用lazy修飾符。

型別屬性語法

在OC中，與某個型別關聯的靜態常量和靜態變數，是作為全域性靜態變數定義的。但是在Swift中，型別屬性是作為型別定義的一部分寫在型別最外層的花括號內，因此它的作用範圍也就在型別支援的範圍內。

使用關鍵字static來定義型別屬性。在為類定義計算型型別屬性時，可以改用關鍵字class來支援子類對父類實現進行重寫。下面的例子演示了儲存型和計算型型別屬性的語法：

struct SomeStructure {
    static var storedTypeProperty = "Some value."
    static var computedTypeProperty: Int {
        return 1
    }
}
enum SomeEnumeration {
    static var storedTypeProperty = "Some value."
    static var computedTypeProperty: Int {
        return 6
    }
}
class SomeClass {
    static var storedTypeProperty = "Some value."
    static var computedTypeProperty: Int {
        return 27
    }
    class var overrideableComputedTypeProperty: Int {
        return 107
    }
}
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注： 例子中的計算型型別屬性是隻讀，但也可以定義可讀可寫的計算型型別屬性，跟計算型例項屬性的語法相同。

獲取和設定型別屬性的值

跟例項屬性一樣，型別屬性也是通過點運算子來訪問。但是型別屬性是通過型別本身來訪問，而不是通過例項。例如：

print(SomeStructure.storedTypeProperty)
// 列印 "Some value."
SomeStructure.storedTypeProperty = "Another value."
print(SomeStructure.storedTypeProperty)
// 列印 "Another value.”
print(SomeEnumeration.computedTypeProperty)
// 列印 "6"
print(SomeClass.computedTypeProperty)
// 列印 "27"
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下面的例子定義了一個結構體，使用兩個儲存型型別屬性來表示兩個聲道的音量，每個聲道具有0到10之間的整數音量。

當聲道的音量是 0，沒有一個燈會亮；當聲道的音量是 10，所有燈點亮。本圖中，左聲道的音量是 9，右聲道的音量是 7。

上面所描述的聲道模型使用 AudioChannel 結構體的例項來表示：

struct AudioChannel {
    static let thresholdLevel = 10
    static var maxInputLevelForAllChannels = 0
    var currentLevel: Int = 0 {
        didSet {
            if currentLevel > AudioChannel.thresholdLevel {
                // 將當前音量限制在閾值之內
                currentLevel = AudioChannel.thresholdLevel
            }
            if currentLevel > AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels {
                // 儲存當前音量作為新的最大輸入音量
                AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels = currentLevel
            }
        }
    }
}
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結構AudioChannel定義了2個儲存型別屬性來實現上述功能。第一個是thresholdLevel，表示音量的最大上限閾值，他是一個值為10的常量，對所有例項都可見，如果音量高於10，則取最大上限值10。

第二個型別屬性是變數儲存型屬性 maxInputLevelForAllChannels，它用來表示所有 AudioChannel 例項的最大音量，初始值是 0。

AudioChannel 也定義了一個名為 currentLevel 的儲存型例項屬性，表示當前聲道現在的音量，取值為 0 到 10。

屬性currentLevel包含didSet屬性觀察器來檢查每次設定後的屬性值，它做如下兩個檢查：

• 如果currentLevel的新值大於允許的閾值thresholdLevel，屬性觀察器將currentLevel的值限定為閾值thresholdLevel。
• 如果修正後的currentLevel值大於靜態型別屬性 maxInputLevelForAllChannels 的值，屬性觀察器就將新值儲存在 maxInputLevelForAllChannels 中。

注： 在第一個檢查過程中，didSet屬性觀察器將currentLevel設定了不同的值，但是這不會造成屬性觀察器再次呼叫。

可以使用結構體AudioChannel建立兩個聲道leftChannel和rightChannel，用以表示立體聲系統音量：

var leftChannel = AudioChannel()
var rightChannel = AudioChannel()
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如果將左聲道的currentLevel設定成7，型別屬性maxInputLevelForAllChannels 也會更新成 7：

leftChannel.currentLevel = 7
print(leftChannel.currentLevel)
// 輸出 "7"
print(AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels)
// 輸出 "7"
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如果試圖將右聲道的 currentLevel 設定成 11，它會被修正到最大值 10，同時 maxInputLevelForAllChannels 的值也會更新到 10：

rightChannel.currentLevel = 11
print(rightChannel.currentLevel)
// 輸出 "10"
print(AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels)
// 輸出 "10"
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