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深入理解Swift中的Class和Struct

开篇

Class和Struct是Swift中很重要的两种数据结构,同时也是Swift面试题必问的一道题。所以对Class和Struct理解透彻对我们学习Swift有很大的帮助。

理解Class

Class的定义和使用

class Animal {
    var name: String?
    var weight = 0.0
}

let cat = Animal()
cat.name = "cat"
cat.weight = 10

print("cat's name: \(cat.name!), cat's weight: \(cat.weight)") //cat's name: cat, cat's weight: 10.0
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Class是引用类型

当值传递的时候,它是传递对已有instance的引用。下面用代码来解释一下这句话:

let cat = Animal()
cat.name = "cat"
cat.weight = 10

let blackCat = cat
blackCat.name = "blackCat"

print("cat's name: \(cat.name!)") // cat's name: blackCat
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通过上面的代码可以了解到,其实catblackCat指向的是同一个Animal的instance。它们只是这个instance的两个不同的名字而已。如下图所示:

Note

我们看到上述代码把catblackCat声明为了let,但是我们依然可以修改它的属性,因为catblackCat引用的instance并没有改变,它们还是引用之前instance,我们只是修改的instance的属性。但是不能将cat或者blackCat指向另一个实例,如blackCat = Animal()会提示Cannot assign to value: 'blackCat' is a 'let' constant的错误。

Identity Operators

Swift 提供===!==来判断两个变量或者常量是不是引用同一个instance(只用于class,想一想为什么struct不需要).

if blackCat === cat {
    print("Identical") //Identical
} else {
    print("Not identical")
}
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=====是不一样的。

  • ===:代表两个变量或者常量引用的同一个instance
  • ==:代表两个变量或者常量的值是否相同,并不一定是引用的同一个instance
  • 如果想让自定义的class支持==操作符,可以使该类遵守Equatable
class Animal {
    var name: String?
    var weight = 0.0
}

extension Animal: Equatable {
    static func == (lhs: Animal, rhs: Animal) -> Bool {
        return lhs.name == rhs.name && lhs.weight == rhs.weight
    }
}

let cat = Animal()
cat.name = "cat"
cat.weight = 10

let blackCat = cat
blackCat.name = "catName"

let whiteCat = Animal()
whiteCat.name = "catName"
whiteCat.weight = 10.0

if blackCat === cat {
    print("Identical") //Identical
} else {
    print("Not identical")
}

if whiteCat === blackCat {
    print("Identical") 
} else {
    print("Not identical") //Not identical
}

if whiteCat == blackCat {
    print("Equal")
} else {
    print("Not Equal") //Equal
}
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理解Struct

Struct的定义和使用

struct FPoint {
    var x = 0.0
    var y = 0.0
    //当在struct修改属性的时候需要使用mutating
    mutating func addX(add: Double) {
        self.x = self.x + add
    }
}

let p1 = FPoint()
print("p1's x : \(p1.x), p1's y: \(p1.y)") // p1's x : 0.0, p1's y: 0.0
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Struct是值类型

当值进行传递的时候,它会copy传递的值。下面用代码来解释一下这句话:

var p2 = p1
p2.x = 3.0
print("p1's x : \(p1.x), p1's y: \(p1.y); p2's x : \(p2.x), p2's y: \(p2.y)")
//p1's x : 1.0, p1's y: 2.0; p2's x : 3.0, p2's y: 2.0
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通过上述代码我们可以看到,将p1赋值给p2之后改变p2的值并不会影响p1的值,这是因为在将p1赋值给p2的时候是拷贝一个instance值与p1相同,然后将拷贝的instance赋值给p2。如下图所示:

Note

如果struct的instance声明为let,是不能改变instance的值的。如

let p1 = FPoint(x: 1.0, y: 2.0)
p1.x = 10.0 //报错:Cannot assign to property: 'p1' is a 'let' constant
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在项目中如何选择Struct和Class

  • 默认使用struct
  • 当你需要继承Objective-C某些类的的时候使用class
  • 当你需要控制唯一性时使用class
  • 使用struct和protocol来实现model继承和共享行为,如下代码所示:
protocol AnimalCommonProtocol {
    var name: String? { get set }
    var weight: Double { get set }
    func run()
}

struct Cat : AnimalCommonProtocol {
    func run() {
        print("cat run")
    }
    var name: String?
    var weight: Double
    var gender: String?
}

struct Dog : AnimalCommonProtocol {
    func run() {
        print("dog run")
    }
    
    var name: String?
    var weight: Double
    var type: String?
}
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总结起来就是一句话:能使用struct就不要使用class

为什么优选struct

  • 使用struct不需要考虑内存泄漏和多线程读写的问题,因为在传递值的时候它会进行值的copy
  • struct存储在stack中,class存储在heap中,struct更快

总结

相同点

  • 都能定义property、method、initializers
  • 都支持protocol、extension

不同点

  • class是引用类型;struct是值类型
  • class支持继承;struct不支持继承
  • class声明的方法修改属性不需要mutating关键字;struct需要
  • class没有提供默认的memberwise initializer;struct提供默认的memberwise initializer
  • class支持引用计数(Reference counting);struct不支持
  • class支持Type casting;struct不支持
  • class支持Deinitializers;struct不支持

参考

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