Swift中Class和Struct異同

雅之道法自然發表於2018-10-17

Swift中Class和Struct異同

Swift 中類和結構體有很多共同點。共同處在於:

  • 定義屬性用於儲存值
  • 定義方法用於提供功能
  • 定義下標操作使得可以通過下標語法來訪問例項所包含的值
  • 定義構造器用於生成初始化值
  • 通過擴充套件以增加預設實現的功能
  • 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徵
  • 型別轉換允許在執行時檢查和解釋一個類例項的型別
  • 析構器允許一個類例項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

Tip: 類的物件是引用型別,而結構體是值型別。所以類的賦值是傳遞引用,結構體則是Copy傳值,不是使用引用計數。

類為支援的額外功能會增加其複雜性。一般,更傾向使用選擇結構和列舉,因為他們更容易理解,而類,則當再在合適和必要的時候使用。實際上,這意味著大多數的自定義資料型別定義為結構和列舉就可以了。更詳細的比較,請參閱結構和類之間的選擇

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classstruct來分別表示類和結構體,並在一對大括號中定義它們的具體內容:

class SomeClass {
    // 在這裡定義類
}
struct SomeStructure {
    // 在這裡定義結構體
}
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注意

在定義一個新類或者結構體的時候,實際上是定義了一個新的 Swift 型別。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 型別的大寫命名風格(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),以便和型別名區分。

以下是定義結構體和定義類的示例:


struct Resolution {
    var width = 0
    var height = 0
}
class VideoMode {
    var resolution = Resolution()
    var interlaced = false
    var frameRate = 0.0
    var name: String?
}
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類和結構體例項

生成結構體和類例項的語法非常相似:

let someResolution = Resolution()
let someVideoMode = VideoMode()
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結構體和類都使用構造器語法來生成新的例項。構造器語法的最簡單形式是在結構體或者類的型別名稱後跟隨一對空括號,如Resolution()或VideoMode()。通過這種方式所建立的類或者結構體例項,其屬性均會被初始化為預設值

屬性訪問

通過使用點語法,訪問例項的屬性.

print("The width of someResolution is \(someResolution.width)")
// 列印 "The width of someResolution is 0"
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可以訪問子屬性

print("The width of someVideoMode is \(someVideoMode.resolution.width)")
// 列印 "The width of someVideoMode is 0"
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可以使用點語法為變數屬性賦值

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

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結構體型別的成員逐一構造器

所有結構體都有一個自動生成的成員逐一構造器,用於初始化新結構體例項中成員的屬性。新例項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)
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與結構體不同,類例項沒有預設的成員逐一構造器

結構體和列舉是值型別

值型別被賦予給一個變數、常量或者被傳遞給一個函式的時候,其值會被拷貝。

實際上,在Swift中,所有的基本型別:整數(Integer)、浮點數(floating-point)、布林值(Boolean)、字串(string)、陣列(array)和字典(dictionary),都是值型別,並且在底層都是以結構體的形式所實現。

Swift中,所有的結構體和列舉型別都是值型別。這意味著它們的例項,以及例項中所包含的任何值型別屬性,在程式碼中傳遞的時候都會被複制

類是引用型別

與值型別不同,引用型別在被賦予到一個變數、常量或者被傳遞到一個函式時,其值不會被拷貝。因此,引用的是已存在的例項本身而不是其拷貝。

恆等運算子

因為類是引用型別,有可能有多個常量和變數在幕後同時引用同一個類例項。(對於結構體和列舉來說,這並不成立。因為它們作為值型別,在被賦予到常量、變數或者傳遞到函式時,其值總是會被拷貝。) 如果能夠判定兩個常量或者變數是否引用同一個類例項將會很有幫助。為了達到這個目的,Swift 內建了兩個恆等運算子:

  • 等價於(===)
  • 不等價於(!==)

運用這兩個運算子檢測兩個常量或者變數是否引用同一個例項

if tenEighty === alsoTenEighty {
    print("tenEighty and alsoTenEighty refer to the same Resolution instance.")
}
//列印 "tenEighty and alsoTenEighty refer to the same Resolution instance."
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請注意,“等價於”(用三個等號表示,===)與“等於”(用兩個等號表示,==)的不同:

  • “等價於”表示兩個類型別(class type)的常量或者變數引用同一個類例項。
  • “等於”表示兩個例項的值“相等”或“相同”,判定時要遵照設計者定義的評判標準,因此相對於“相等”來說,這是一種更加合適的叫法。

指標

CC++ 或者Objective-C語言使用指標來引用記憶體中的地址。一個引用某個引用型別例項的 Swift 常量或者變數,與C語言中的指標類似,但是並不直接指向某個記憶體地址,也不要求你使用星號(*)來表明你在建立一個引用。Swift 中的這些引用與其它的常量或變數的定義方式相同。

類和結構體的選擇

結構體例項總是通過值傳遞,類例項總是通過引用傳遞。這意味兩者適用不同的任務。當你在考慮一個工程專案的資料結構和功能的時候,你需要決定每個資料結構是定義成類還是結構體。

按照通用的準則,當符合一條或多條以下條件時,請考慮構建結構體:

  • 該資料結構的主要目的是用來封裝少量相關簡單資料值。
  • 有理由預計該資料結構的例項在被賦值或傳遞時,封裝的資料將會被拷貝而不是被引用
  • 該資料結構中儲存的值型別屬性,也應該被拷貝,而不是被引用。
  • 該資料結構不需要去繼承另一個既有型別的屬性或者行為。

舉例來說,以下情境中適合使用結構體:

  • 幾何形狀的大小,封裝一個width屬性和height屬性,兩者均為Double型別。
  • 一定範圍內的路徑,封裝一個start屬性和length屬性,兩者均為Int型別。
  • 三維座標系內一點,封裝x,y和z屬性,三者均為Double型別。

在所有其它案例中,定義一個類,生成一個它的例項,並通過引用來管理和傳遞。實際中,這意味著絕大部分的自定義資料構造都應該是類,而非結構體。

字串、陣列、和字典型別的賦值與複製行為

Swift中,所以基本型別,諸如String,Array和Dictionary型別均以結構體的形式實現。這意味著被賦值給新的常量或變數,或者被傳入函式或方法中時,它們的值會被拷貝。

Objective-C 中NSString,NSArray和NSDictionary型別均以的形式實現,而並非結構體。它們在被賦值或者被傳入函式或方法時,不會發生值拷貝,而是傳遞現有例項的引用。

注意 以上是對字串、陣列、字典的“拷貝”行為的描述。在你的程式碼中,拷貝行為看起來似乎總會發生。然而,Swift 在幕後只在絕對必要時才執行實際的拷貝。Swift 管理所有的值拷貝以確保效能最優化,所以你沒必要去迴避賦值來保證效能最優化。

參考:

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