進擊的雨燕-------------類和結構體

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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文法規則來為類和結構體定義屬性（常量、變數）和添加方法，從而擴充類和結構體的功能。

與其他程式設計語言所不同的是，Swift 並不要求你為自訂類和結構去建立獨立的介面和實現檔案。你所要做的是在一個單一檔案中定義一個類或者結構體，系統將會自動產生面向其它代碼的外部介面。

注意
通常一個類的執行個體被稱為對象。然而在 Swift 中，類和結構體的關係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，我們會主要使用執行個體而不是對象。

類和結構體對比

Swift 中類和結構體有很多共同點。共同處在於：

• 定義屬性用於儲存值
• 定義方法用於提供功能
• 定義附屬指令碼用於訪問值
• 定義構造器用於產生初始化值
• 通過擴充以增加預設實現的功能
• 實現協議以提供某種標準功能

更多資訊請參見屬性，方法，下標指令碼，構造過程，擴充，和協議。

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
• 類型轉換允許在運行時檢查和解釋一個類執行個體的類型
• 解構器允許一個類執行個體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

更多資訊請參見繼承，類型轉換，析構過程，和自動引用計數。

注意
結構體總是通過被複製的方式在代碼中傳遞，不使用引用計數。

定義文法

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，並在一對大括弧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樣本：

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

在上面的樣本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解析度。這個結構體包含了兩個名為width和height的儲存屬性。儲存屬性是被捆綁和儲存在類或結構體中的常量或變數。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。

在上面的樣本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數儲存屬性。第一個是解析度，它被初始化為一個新的Resolution結構體的執行個體，屬性類型被推斷為Resolution。新VideoMode執行個體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預設值nil，意為“沒有name值”，因為它是一個可選類型。

類和結構體執行個體

Resolution結構體和VideoMode類的定義僅描述了什麼是Resolution和VideoMode。它們並沒有描述一個特定的解析度（resolution）或者視頻模式（video mode）。為了描述一個特定的解析度或者視頻模式，我們需要產生一個它們的執行個體。

產生結構體和類執行個體的文法非常相似：

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

結構體和類都使用構造器文法來產生新的執行個體。構造器文法的最簡單形式是在結構體或者類的類型名稱後跟隨一對空括弧，如Resolution()或VideoMode()。通過這種方式所建立的類或者結構體執行個體，其屬性均會被初始化為預設值。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

通過使用點文法（dot syntax），你可以訪問執行個體的屬性。其文法規則是，執行個體名後面緊跟屬性名稱，兩者通過點號(.)串連：

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"

你也可以使用點文法為變數屬性賦值：

someVideoMode.resolution.width = 1280print("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 允許直接設定結構體屬性的子屬性。上面的最後一個例子，就是直接設定了someVideoMode中resolution屬性的width這個子屬性，以上操作並不需要重新為整個resolution屬性設定新值。

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產生的成員逐一構造器，用於初始化新結構體執行個體中成員的屬性。新執行個體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，類執行個體沒有預設的成員逐一構造器。構造過程章節會對構造器進行更詳細的討論。

結構體和枚舉是實值型別

實值型別被賦予給一個變數、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實值型別。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）、字串（string)、數組（array）和字典（dictionary），都是實值型別，並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實值型別。這意味著它們的執行個體，以及執行個體中所包含的任何實值型別屬性，在代碼中傳遞的時候都會被複製。

請看下面這個樣本，其使用了前一個樣本中的Resolution結構體：

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

在以上樣本中，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解析度（1920 像素寬，1080 像素高）的Resolution執行個體。

然後樣本中又聲明了一個名為cinema的變數，並將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。儘管hd和cinema有著相同的寬（width）和高（height），但是在幕後它們是兩個完全不同的執行個體。

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

cinema.width = 2048

這裡，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執行個體中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中所儲存的值進行拷貝，然後將拷貝的資料存放區到新的cinema執行個體中。結果就是兩個完全獨立的執行個體碰巧包含有相同的數值。由於兩者相互獨立，因此將cinema的width修改為2048並不會影響hd中的width的值。

枚舉也遵循相同的管理辦法：

enum CompassPoint {    case North, South, East, West}var currentDirection = CompassPoint.Westlet rememberedDirection = currentDirectioncurrentDirection = .Eastif 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。賦值過程結束後再修改currentDirection的值並不影響rememberedDirection所儲存的原始值的拷貝。

類是參考型別

與實值型別不同，參考型別在被賦予到一個變數、常量或者被傳遞到一個函數時，其值不會被拷貝。因此，引用的是已存在的執行個體本身而不是其拷貝。

請看下面這個樣本，其使用了之前定義的VideoMode類：

let tenEighty = VideoMode()tenEighty.resolution = hdtenEighty.interlaced = truetenEighty.name = "1080i"tenEighty.frameRate = 25.0

以上樣本中，聲明了一個名為tenEighty的常量，其引用了一個VideoMode類的新執行個體。在之前的樣本中，這個視頻模式（video mode）被賦予了HD解析度（1920*1080）的一個拷貝（即hd執行個體）。同時設定為interlaced，命名為“1080i”。最後，其幀率是25.0幀每秒。

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

let alsoTenEighty = tenEightyalsoTenEighty.frameRate = 30.0

因為類是參考型別，所以tenEight和alsoTenEight實際上引用的是相同的VideoMode執行個體。換句話說，它們是同一個執行個體的兩種叫法。

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執行個體的新幀率，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數。然而你依然可以改變tenEighty.frameRate和alsoTenEighty.frameRate，因為tenEighty和alsoTenEighty這兩個常量的值並未改變。它們並不“儲存”這個VideoMode執行個體，而僅僅是對VideoMode執行個體的引用。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。

恒等運算子

因為類是參考型別，有可能有多個常量和變數在幕後同時引用同一個類執行個體。（對於結構體和枚舉來說，這並不成立。因為它們作為實值型別，在被賦予到常量、變數或者傳遞到函數時，其值總是會被拷貝。）

如果能夠判定兩個常量或者變數是否引用同一個類執行個體將會很有協助。為了達到這個目的，Swift 內建了兩個恒等運算子：

• 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執行個體：

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”表示兩個類類型（class type）的常量或者變數引用同一個類執行個體。
• “等於”表示兩個執行個體的值“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。

當你在定義你的自訂類和結構體的時候，你有義務來決定判定兩個執行個體“相等”的標準。在章節等價操作符中將會詳細介紹實現自訂“等於”和“不等於”運算子的流程。

指標

如果你有 C，C++ 或者 Objective-C 語言的經驗，那麼你也許會知道這些語言使用指標來引用記憶體中的地址。一個引用某個參考型別執行個體的 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位址，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

在你的代碼中，你可以使用類和結構體來定義你的自訂資料類型。

然而，結構體執行個體總是通過值傳遞，類執行個體總是通過引用傳遞。這意味兩者適用不同的任務。當你在考慮一個工程項目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執行個體在被賦值或傳遞時，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實值型別屬性，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類型的屬性或者行為。

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類型。
• 一定範圍內的路徑，封裝一個start屬性和length屬性，兩者均為Int類型。
• 三維座標系內一點，封裝x，y和z屬性，三者均為Double類型。

在所有其它案例中，定義一個類，產生一個它的執行個體，並通過引用來管理和傳遞。實際中，這意味著絕大部分的自訂資料構造都應該是類，而非結構體。

字串(String)、數組(Array)、和字典(Dictionary)類型的賦值與複製行為

Swift 中，許多基本類型，諸如String，Array和Dictionary類型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，或者被傳入函數或方法中時，它們的值會被拷貝。

Objective-C 中NSString，NSArray和NSDictionary類型均以類的形式實現，而並非結構體。它們在被賦值或者被傳入函數或方法時，不會發生值拷貝，而是傳遞現有執行個體的引用。

注意
以上是對字串、數組、字典的“拷貝”行為的描述。在你的代碼中，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佳化，所以你沒必要去迴避賦值來保證效能最佳化。

進擊的雨燕-------------類和結構體