[翻译]Swift编程语言——类和结构体

类和结构体

类和结构体是常用的、灵活的结构用来组织你的代码。你可以在你的类和结构体内定义属性、方法来增加功能，使用常量、变量和函数的语法是一样的。
不同于其他语言，Swift不要求你去创建单独的接口和实现文件来定制类或者结构体。Swift中，你在单独文件中定义一个类或者结构体，关联到这个类或者结构体的外部接口会自动生效，供其它代码使用。

NOTE
一个类的引用通常被当作一个对象（Object）。然而，同其他语言相比，Swift的类和结构体在功能方面更加密切，本章的大部分会介绍可以用在类或者结构体实例上的功能。因此，实例（instance）是个常用的术语。

比较类和结构体

Swift的类和结构体有很多共同处，它们都可以：
1：定义属性来保存数据；
2：定义方法来实现功能；
3：定义下标提供访问值
4：定义构造方法设置初始值
5：默认实现之外，可以扩展功能
6：遵循协议（protocol）来提提供标准功能
更多的信息，参见： Properties, Methods, Subscripts, Initialization, Extensions, 和Protocols.

类有的结构体没有：
1：一个类继承另一个类的特征；
2：类实例可以在运行时进行类型检查和判断；
3：类实例可以通过析构函数释放它分配到的资源；
4：引用计数允对于一个类的实例有多于一个引用。
更多信息，参见： Inheritance, Type Casting, Deinitialization, 和Automatic Reference Counting.

定义的语法

类和结构体有相似的定义语法。使用class和struct关键字分别定义类和结构体。剩下的定义内容在一对花括号内：

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

NOTE
只要是你定义了一个新的类或者结构体，你都定义了一个新的Swift的类型。为了和Swift的类型名称拼写保持一致，类的名字请采用大骆驼拼写方式（UpperCamelCase ）。相反，属性和方法名采用小骆驼拼写方式（lowerCamelCase ），用来和类型的名称区分开来。

这里是一个结构体和一个类的定义的例子：

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

上面例子定义了一个叫做Resolutino的结构体，用来描述一个像素分辨率。这个结构体保存了两个存储属性（stored property）分别叫做width和height。存储属性（stored property）是被绑定和存储到类或者结构体的常量或者变量。这两个属性被推断是Int类型的，因为它们被初始化设置为整型0。

上面的例子同样的定义了一个新的类叫做VideoMode，用来描述一个特定的显示模式。这个类有四个变量的存储属性。第一个，resolution被初始化为了一个新的Resolution结构体引用，它被推测为Resolution类型。剩下的三个属性，interlaced（是否交叉） 被设置为false，帧率被设置为0.0，一个字符串可选类型的值叫做name。name属性被自动赋予了默认值nil，因为它是一个可选类型。

类和结构体的引用

Resolution 结构体的定义和VideoMode类的定义分别描述了一个分辨率和显示模式应该的样子。他们不描述一个具体的分辨率或者显示模式。要描述具体的，需要创建结构体或者类的引用。

创建结构体和类的引用语法非常相似：

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

结构体和类都使用初始化语法创建新实例。最简单的初始化语法是使用结构体或类的名字跟随一个空的圆括号，就像Resolution()或者VideMode()一样。这中方式创建了类或者结构体的引用，其中的属性用他们的默认值初始化了。类和结构体的初始化更多的描述参见：Initialization。

访问属性

你可以使用点号访问一个实例的属性。引用名后跟一个点号再加上它的属性名就可以了，其间不要有任何的空白；

​println​(​"The width of someResolution is ​\(​someResolution​.​width​)​"​)​// prints "The width of someResolution is 0"

这个例子中，someResolution.width是someResolution的width属性的引用，返回默认的初始化值0.
你可以继续访问属性的子属性，比如一个VideoMode的resolution属性的width属性：

​println​(​"The width of someVideoMode is ​\(​someVideoMode​.​resolution​.​width​)​"​)​// prints "The width of someVideoMode is 0"

你可以通过点号给变量的属性赋值：

someVideoMode​.​resolution​.​width​ = ​1280​println​(​"The width of someVideoMode is now ​\(​someVideoMode​.​resolution​.​width​)​"​)​// prints "The width of someVideoMode is now 1280"

NOTE

和OC不同，Swift允许你可以直接对子属性赋值。上面的例子中，someVideoMode的属性resolution的属性width被直接赋值了，不需要你将整个resolution设置新值。

结构体的全体成员初始化函数

所有的结构体都有一项全员初始化的技能，你可以使用它初始化一个结构体的成员属性。新引用属性的初始值可以通过 属性的名称传递给全员初始化函数：

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

不同于结构体，类就没有这项技能。初始化的更多描述参见：Initialization.

结构体和枚举是值类型（value type）的

值类型的意思是这种类型的值被赋值给变量或者常量时，被当作参数传递给函数时会复制它的值。

前面的章节广泛使用了值类型。实际上Swift中所有的基本类型——整型、浮点型、布尔类型、字符串，数组和字典都是值类型，并且在后台以结构体的形式实现。

Swift中所有的结构体和枚举都是值类型的。这意味着你创建的任何结构体和枚举的引用、他们所有用的任意类型的属性，在代码中传递时都会被复制。

看看下面的例子，使用了上面讲到的Resolution结构体：

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

这个例子定义了一个常量叫做hd，然后通过构造方法（传入HD视频（1920*1080 像素）的像素宽度和高度）得到了一个Resolution实例。

接着定义了一个变量叫做cinema，然后将hd当前的值赋值给它。因为Resolution是一个结构体，所以一份当前实例的副本被构造出来，新的副本被复制给cinema。尽管hd和cinema现在有同样的宽度和高度，但他们实际上是两个完全不同的引用。

接下来，cinema的width属性被修改为稍宽的2k标准宽度，来适应数字影院的投影（2048*1080像素）

cinema.width=2048

检查一下，cinema的width属性是不是真的变成了2048：

println​(​"cinema is now ​\(​cinema​.​width​)​ pixels wide"​)​// prints "cinema is now 2048 pixels wide"

然而，hd的width属性仍然是1920：

​println​(​"hd is still ​\(​hd​.​width​)​ pixels wide"​)​// prints "hd is still 1920 pixels wide"

当cinema被hd的当前值赋值时，存储在hd中的值被复制到了新的cinema实例中。结果就是有了两个完全独立的实例，仅仅是有相同的数据。因为他们是独立的实例，所以cinema的宽度修改为2048不会影响hd。

同样的行为应用到枚举上：

enum​ ​CompassPoint​ {​ ​case​ ​North​, ​South​, ​East​, ​West​}​var​ ​currentDirection​ = ​CompassPoint​.​West​let​ ​rememberedDirection​ = ​currentDirection​currentDirection​ = .​East​if​ ​rememberedDirection​ == .​West​ {​ ​println​(​"The remembered direction is still .West"​)​}​// prints "The remembered direction is still .West"

当remberedDirection被赋值为currentDirection的值，实际也是复制了一份值的副本。currentDirection值的改变不会影响remberedDirection中存储的原始值。

类是引用类型的

和值类型不同，引用类型当他们被赋值给变量或者常量、被当作函数的参数传递时他们不会被复制。取代复制的是，一个对同一个已经存在实例的引用。

这里是一个例子，使用了前文定义的VideoMode类：

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

这里例子定义了一个新的常量叫做tenEighty，然后将一个VideoMode类的新引用赋值给它。视频的模式被赋值为一个HD分辨率的副本（前面定义的1920*1080）；interlaced设置为了true；名字被命名为“1080i”；帧率被设置为每秒25帧。
接下来，tenEighty被赋给了一个新的常量，叫做alsoTenEighty，它的帧率被修改了：

​let​ ​alsoTenEighty​ = ​tenEighty​alsoTenEighty​.​frameRate​ = ​30.0

因为类是引用类型的，tenEighty和alsoTenEighty实际上是同一个VideoMode类的引用。直接一点说，他们是一个引用，只不过有不同的名字而已。

检查一下tenEighty的frameRate属性，它以经悄然改变成了30.0：

​println​(​"The frameRate property of tenEighty is now ​\(​tenEighty​.​frameRate​)​"​)​// prints "The frameRate property of tenEighty is now 30.0"

这里tenEighty和alsoTenEighty被定义为常量而不是变量。然而你依然能够修改tenEighty.frameRate 和alsoTenEighty.frameRate，因为tenEighty和alsoEighty他们自身的值没有发生变化。它们两个自身并不“存储”VideoMode引用，而是存储了一个到VideoMode实例的引用。不是到VideoMode引用的常量被改变，而是VideoMode的frameRate被修改了。

恒等运算符（Identity Operators）

因为类是引用类型的，所以可能出现多个常量或者变量指向同一个实例的情况。（结构体和枚举就不会这样，因为他们是值类型的）

有时需要判断两个变量或常量的引用是不是一个实例，为此Swift提供了两个恒等运算符：

恒等于（===）
非恒等于（!==）

使用着俩运算符判断是不是两个常量或变量的引用指向同一个实例：

​if​ ​tenEighty​ === ​alsoTenEighty​ {​ ​println​(​"tenEighty and alsoTenEighty refer to the same VideoMode instance."​)​}​// prints "tenEighty and alsoTenEighty refer to the same VideoMode instance."

注意，恒等于（三个等于号，===）和等于（两等于号，==）不同的：

恒等于表示两个常量或变量的引用实际上是同一个实例。
等于表示两个实例比较值的情况下是相等、相当的。“相等”的意义需要在设计时定义。

当你定义了一个类和结构体，就有必要确定两个引用相等的条件。在 Equivalence Operators一节有专门讲述如果做这个工作。

指针（pointers）

如果你有C、C++或者OC的经验，你会知道这些语言使用指针（poointer）表示内存中的地址。一个Swift中的指向引用类型实例常量或者变量类似于C语言中的指针，但是不是一个直接指向内存地址的指针，也不需要用星号（*）表明你正在创建一个引用。而是像其他类型的常量或变量一样定义。

在类和结构体之间选择

你可以使用类或者结构体定义自己的数据类型。

然而，结构体总是传值的，而类实例总是传引用的。这意味着他们有各自的分工。根据你项目中的需要考虑数据结构和功能，决定数据结构是采用类还是结构体来定义。

作为通常的原则，如果有一条或一条以上的以下情形，考虑使用结构体：

1：结构的主要目标是封装一系列有关联的简单数据值；
2：赋值或传参数的时候期望传值而不是传引用；
3：属性也是值类型的；
4：不想从已有的类型中继承属性或者行为。

举一些适合采用结构体的例子：

1：描述一个几何形状的大小，或许可以封装宽度（width）和高度（height），而且它们都是Double类型的。
2：描述在一个序列中的范围的一种方式，或许可以封装一个开始（start）属性和一个长度（length）属性，而且它们都是整型。
3：描述一个在3D坐标系中的点，或许可以封装x，y，z属性，它们每一个都是Double类型的。

所有其他的情况，定义一个类吧。通过创建那个类的实例来操作它。实际上这意味着，多数的用户定制数据结构要采用类，而不是结构体。

字符串、数组、和字典的赋值和复制行为

Swift的字符串、数组和字典类型是以结构体类型来实现的。这意味着，字符串、数组、字典在经过赋值或者传参的时候会被复制。

这个行为和Foundation中的NSString、NSArray，NSDirctionary不同，他们是以类实现的，而不是结构体。它们三个的实例在赋值传值的时候都是使用的是引用，而不是复制。

NOTE
上面提到了字符串、数组和字典的“复制”问题。你在你代码看到地方复制就会发生。实际上，Swift只在有必要的时候才做实际的复制操作。Swift掌控了所有值复制，为了确保最佳表现，你不要试图掌控这个操作。