翻譯：muhlenXi
校對：Yousanflics，numbbbbb，Cee
定稿：CMB
在 Swift 的世界中，有一個熱議很久的主題，何時使用 class 和何時使用 struct ，今天，我想發表一下我自己的觀點。
值型別 VS 引用型別
事實上，這個問題的答案很簡單：當你需要值語義的時候用 struct，當你需要引用語義的時候就用 class。
好了，下週同一時間請再次訪問我的部落格……
等等
怎麼了？
這沒有回答上述中的問題
你什麼意思？答案就在那兒。
是的，但是……
但是什麼？
那什麼是值語義，什麼是引用語義呢？
昂，你提醒了我。我確實應該講解一下。
還有它們和 struct、class 的關係
好吧。
這些問題的核心就是資料和資料的儲存位置。我們用區域性變數、引數、屬性和全域性變數來儲存資料。儲存資料有兩種最基本的方式。
對於值語義，資料是直接儲存在變數中。對於引用語義，資料儲存在其他地方，變數儲存的是該資料的引用地址。當我們訪問資料時，這種差異不一定很明顯。但是拷貝資料時就完全不一樣了。對於值語義，你得到的是該資料的拷貝。對於引用語義，你得到的是該資料的引用地址拷貝。
這有些抽象，我們通過一個示例來了解一下。先暫時跳過 Swift 的示例，一起來看一個 Objective-C 的示例：
@interface SomeClass : NSObject
@property int number;
@end
@implementation SomeClass
@end
struct SomeStruct {
int number;
};
SomeClass *reference = [[SomeClass alloc] init];
reference.number = 42;
SomeClass *reference2 = reference;
reference.number = 43;
NSLog(@"The number in reference2 is %d", reference2.number);
struct SomeStruct value = {};
value.number = 42;
struct SomeStruct value2 = value;
value.number = 43;
NSLog(@"The number in value2 is %d", value2.number);
複製程式碼列印的結果如下：
The number in reference2 is 43
The number in value2 is 42
複製程式碼為什麼列印結果會不一樣?
程式碼 SomeClass *reference = [[SomeClass alloc] init] 在記憶體中建立了 SomeClass 類的一個新例項，然後將該例項的引用放到 reference 變數中。程式碼 reference2 = reference 將 reference 變數的值（例項的引用）賦值給新的 reference2 變數。然後 reference.number = 43 將兩個變數指向的物件（同一個物件）的 number 屬性修改為 43。 這就導致列印的 reference2 的值也是 43。
程式碼 struct SomeStruct value = {} 建立 SomeStruct 結構體的一個新例項並賦值給變數 value。程式碼 value2 = value 拷貝 value 的值到 變數 value2 中。每個變數包含各自的資料塊。而程式碼 value.number = 43 僅僅修改 value 變數的值。所以，value2 變數的值仍然是 42。
用 Swift 實現這個例子：
class SomeClass {
var number: Int = 0
}
struct SomeStruct {
var number: Int = 0
}
var reference = SomeClass()
reference.number = 42
var reference2 = reference
reference.number = 43
print("The number in reference2 is \(reference2.number)")
var value = SomeStruct()
value.number = 42
var value2 = value
value.number = 43
print("The number in value2 is \(value2.number)")
複製程式碼和之前一樣，列印如下：
The number in reference2 is 43
The number in value2 is 42
複製程式碼使用值型別的經驗
值型別不是新出的型別。但是對於很多人來說，他們感覺上很新。這是怎麼回事？
大部分 Objective-C 程式碼不會用到 struct。我們通常操作的是 CGRect 、 CGPoint ，很少自己定義結構體。一方面，結構體不實用，無法做函式式的引用賦值。在 Objective-C 中，正確儲存物件的引用到 struct 中是很困難的，尤其是使用 ARC 的時候。
大部分語言沒有類似 struct 結構體的東西。像 Python 和 JavaScript 這樣“一切皆物件”的語言都只有引用型別。如果你是從這樣的語言轉到 Swift，值型別這個概念可能對你來說更加陌生。
不過等一下！有一個地方几乎所有的語言都會使用值型別：數值（number）！只要你寫過一段時間程式碼，無論是什麼語言，肯定能理解下面這段程式碼的行為：
var x = 42
var x2 = x
x++
print("x=\(x) x2=\(x2)")
// prints: x=43 x2=42
複製程式碼這對我們來說是非常明顯和自然的，我們甚至沒有意識到它的行為與眾不同。但是它確確實實是值型別。從你程式設計的第一天開始就一直在使用值型別，即使你沒有意識到這一點。
由於許多語言的核心是“一切皆物件”，number 其實是用引用型別來實現的。然而，它們是不可變引用型別，不可變引用型別和值型別的差異是很難察覺的。它們的行為和值型別一樣，即使它們不是以這種方式實現。
這是理解值型別和引用型別的重要部分。就語言語義方面，區別是很重要的。當修改資料時，如果你的資料是不可變的，那麼值型別/引用型別之間的區別就消失了，或者至少變成純粹的效能問題而不是語義問題。
Objective-C 中也有類似的東西，就是標記指標（tagged pointers）。標記指標把物件直接儲存在指標值中，因此它實際上是值型別，拷貝指標相當於拷貝物件。Objective-C 的庫只會把不可變型別儲存到標記指標中，所以使用的時候感受不到區別。有些 NSNumber 是引用型別，有些是值型別，但是使用上沒有區別。
做出選擇
既然我們已經知道值型別是如何工作的，那麼你自己的資料型別該用什麼呢？
這兩者之間的根本區別在於，當你使用 = 時會發生什麼。值型別會得到該物件的副本，引用型別僅僅得到該物件的引用。
因此，決定使用哪一個的基本問題是：是否需要拷貝？是否需要經常拷貝？
首先來看一些毫無爭議的例子。Integer 顯然是可拷貝的，它應該是值型別。網路套接字（Network sockets）明顯是不可拷貝的，它應該是引用型別。再比如使用 (x, y) 實數對錶示的座標（Points）是可拷貝的，它應該是值型別。代表磁碟的控制器是明顯不可拷貝的，它應該是引用型別。
有些型別理論上可以拷貝，但是這種拷貝可能不是你想要的。這種情況下，它們應該是引用型別。舉個例子，螢幕上的按鈕在程式碼層面可以拷貝，但是拷貝的按鈕和原始按鈕並不一樣。點選拷貝的按鈕並不會觸發原始按鈕，拷貝的按鈕在螢幕上的位置也和原始按鈕不一樣。如果你需要把按鈕當成引數傳遞，或者將它賦值給一個新變數，那你需要的是原始按鈕的引用，只有明確宣告的時候才進行拷貝。因此，按鈕應該是引用型別。
檢視和視窗控制器也類似。它們可以支援拷貝，但一般來說這不是你期望的行為，它們應該是引用型別。
接著談談模型（model）型別。假設你有一個 User 型別，用來表示系統中的使用者，然後用 Crime 型別來表示 User 的操作。這兩個型別看起來都可以拷貝，可以設定成值型別。但是，如果你的程式需要更新 User 的 Crime 並且能把改動同步到其他程式碼，那最好用一個使用者控制器（User Controller）來管理 User，顯然這個使用者控制器應該是引用型別。
集合是個有趣的例子。集合包括陣列、字典、字串等型別。它們是可拷貝的嗎？顯然是。是否需要經常拷貝？這就不好說了
大部分語言的回答是“No”，它們的集合是引用型別。比如 Objective-C、Java、Python、JavaScript 以及一些我能想到的語言。（一個例外是 C++ 的 STL 集合，但是 C++ 是語言中的瘋子，它做的每件事都很奇怪。）
Swift 是可拷貝的。這意味著 Array、Dictionary 和 String 是結構體而不是類。可以將他們的拷貝作為引數來使用。如果拷貝付出的代價很小，這麼做就完全合理。Swift 為了實現這個功能花了很大功夫。。
巢狀型別
巢狀值型別和引用型別有四種方式。哪怕只用到了其中一種，你的生活都會變得更加有趣。
- 包含其他引用型別的引用型別，這沒什麼特別的。如果持有內部或外部值的引用，就可以修改這個值。改動會同步到所有持有者。
- 包含其他值型別的值型別，這樣做的結果是一個更龐大的值型別。當內部值是外部值的一部分時，如果你將外部值儲存到某個新地方，整個值型別都會被拷貝，包括內部值。如果你將內部值儲存到新地方，那就只拷貝內部值。
- 包含值型別的引用型別，被引用的值會變大。外部值的引用可以操作整個物件，包括內部值。修改內部值時，外部值引用的持有者都會同步改動。如果你將內部值儲存到新地方，它會被拷貝。
- 包含引用型別的值型別，這就有點複雜了。你可能會遇到意料之外的行為。這有利有弊，取決於你的使用方式。如果你將一個引用型別放到值型別中，然後拷貝這個值型別到一個新地方，拷貝中的內部物件的引用值是相同的，它們都指向相同的地方。下面是一個示例：
class Inner {
var value = 42
}
struct Outer {
var value = 42
var inner = Inner()
}
var outer = Outer()
var outer2 = outer
outer.value = 43
outer.inner.value = 43
print("outer2.value=\(outer2.value) outer2.inner.value=\(outer2.inner.value)")
複製程式碼列印如下：
outer2.value=42 outer2.inner.value=43
複製程式碼outer2 是 outer 的拷貝，它僅僅拷貝了 inner 的引用，因此兩個結構體的 inner 共享一個儲存空間。因此更新 outer.inner.value 的值會影響 outer2.inner.value 的值。神奇！
如果使用得當，上面的這種行為使程式設計變得很方便，它允許你建立一個支援寫時複製的 struct，允許你不需要拷貝大量的資料就可以實現值語義。這就是 Swift 的集合工作機制，你也可以建立自己的集合。如果想了解更多，可以閱讀 一起來構建 Swift Array。
這種行為也相當危險。舉個例子，你有一個可拷貝的 Person 類，所以它可以是 struct 型別，為了懷舊，你決定用 NSString 型別來儲存姓名：
struct Person {
var name: NSString
}
複製程式碼然後生成一對夫婦的例項，分別給每個例項的姓名賦值：
let name = NSMutableString()
name.appendString("Bob")
name.appendString(" ")
name.appendString("Josephsonson")
let bob = Person(name: name)
name.appendString(", Jr.")
let bobjr = Person(name: name)
複製程式碼列印他們的姓名：
print(bob.name)
print(bobjr.name)
複製程式碼結果如下：
Bob Josephsonson, Jr.
Bob Josephsonson, Jr.
複製程式碼喔！
發生了什麼？與 Swift 中的 String 型別不同，NSString 是一個引用型別，是不可變的，但是它有一個可變的子類 NSMutableString。構建 bob 時，生成了一個被 name 中字串所持有的引用。隨後改變 這個字串時，改動被同步到了 bob 中。雖然 bob 是用 let 宣告值型別，但是此處的賦值操作顯然改變了 bob。事實上，這沒有覆寫 bob，只不過是改變了 bob 持有的引用的資料。因為 name 是 bob 的一部分資料，從語義上看，就好像覆寫了 bob。
這種行為在 Objective-C 中一直存在。每個有經驗的 Objective-C 開發者都能避免這種行為。因為一個 NSString 實際上可能是一個 NSMutableString。為了防止這種行為，可以宣告一個 copy 的屬性或者在初始化的時候顯式的呼叫 copy 方法。在許多 Cocoa 的集合中可以發現這種做法。
Swift 的解決方法很簡單：用值型別而不是引用型別。在這種情況下，宣告 name 為 String 型別即可。這樣就不用擔心無意中出現儲存共享的問題。
有些情況下，解決方法可能沒有這麼簡單。舉個例子，你可能會建立一個 包含引用型別變數 view 的 struct，並且它不能改變為值型別。這也許表示你的型別不應該是 struct，因為你無論如何也不能實現值語義。
結論
移動值語義型別的資料時，新資料是原資料的拷貝。然而，引用語義型別的資料得到的是原資料的引用拷貝。這意味著你可以在任何地方通過引用覆寫原資料。而值語義只能通過改變原資料來改變原資料的值。選擇型別時，要考慮該型別是否適合拷貝和傾向於拷貝的固有型別。最後，注意值型別中巢狀的引用型別，如果你不留心將會發生一些糟糕的事情。
今天的內容到此結束，這次是真的結束了，下次再見。你們的建議對 Friday Q&A 是最好的鼓勵，所以如果你關於這個主題有什麼好的想法，請發郵件到這裡。
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