The Swift Programming Language学习笔记(十五)——构造过程
构造过程本章十分重要,文档原文配有大量的图解,具体请查阅官方文档。 构造过程是使用类、结构体或枚举类型的实例之前的准备过程。在新实例可用前必须执行这个过程,具体操作包括设置实例中每个存储型属性的初始值和执行其他必须的设置或初始化工作。 通过定义 类的实例也可以通过定义 存储属性的初始赋值类和结构体在创建实例时,必须为所有存储型属性设置合适的初始值。存储型属性的值不能处于一个未知的状态。 可以在构造器中为存储型属性赋初值,也可以在定义属性时为其设置默认值。 当你为存储型属性设置默认值或者在构造器中为其赋值时,它们的值是被直接设置的,不会触发任何属性观察者(property observers)。 构造器
可以在构造器中为存储型属性设置初始值。 struct Fahrenheit {
var temperature: Double
init() {
temperature = 32.0
}
}
let f = Fahrenheit()
print(f.temperature)
默认属性值也可以在属性声明时为其设置默认值。 如果一个属性总是使用相同的初始值,那么为其设置一个默认值比每次都在构造器中赋值要好。两种方法的效果是一样的,只不过使用默认值让属性的 struct Fahrenheit {
var temperature: Double = 32.0
}
let f = Fahrenheit()
print(f.temperature)
自定义构造过程自定义构造过程时,可以在定义中提供构造参数,指定所需值的类型和名字。构造参数的功能和语法跟函数和方法的参数相同。 struct Celsius {
var temperatureInCelsius: Double
init(fromFahrenheit fahrenheit: Double) {
temperatureInCelsius = (fahrenheit - 32.0) / 1.8
}
init(fromKelvin kelvin: Double) {
temperatureInCelsius = kelvin - 273.15
}
}
let c1 = Celsius(fromFahrenheit: 52.0)
print(c1.temperatureInCelsius) // 11.2222222222111
let c2 = Celsius(fromKelvin: 300.0)
print(c2.temperatureInCelsius) // 26.85
参数的内部名称和外部名称跟函数和方法参数相同,构造参数也拥有一个在构造器内部使用的参数名字和一个在调用构造器时使用的外部参数名字。然而,构造器并不像函数和方法那样在括号前有一个可辨别的名字。因此在调用构造器时,主要通过构造器中的参数名和类型来确定应该被调用的构造器。正因为参数如此重要,如果你在定义构造器时没有提供参数的外部名字,Swift会为构造器的每个参数自动生成一个跟内部名字相同的外部名。 如果不通过外部参数名字传值,你是没法调用这个构造器的。只要构造器定义了某个外部参数名,你就必须使用它,忽略它将导致编译错误。 struct Color {
let red,green,blue: Double // 这些属性可以存储0.0到1.0之间的值,用来指示颜色中红、绿、蓝成分的含量。
init(red: Double,green: Double,blue: Double) {
self.red = red
self.green = green
self.blue = blue
}
init(white: Double) {
self.red = white
self.green = white
self.blue = white
}
}
let c1 = Color(red: 1.0,green: 0.0,blue: 1.0)
let c2 = Color(white: 0.5)
print(c1) // Color(red: 1.0,green: 0.0,blue: 1.0)
print(c2) // Color(red: 0.5,green: 0.5,blue: 0.5)
// let c3 = Color(1.0,0.0,1.0) // 如果不通过外部参数名字传值,你是没法调用这个构造器的。只要构造器定义了某个外部参数名,你就必须使用它,忽略它将导致编译错误:error: missing argument labels 'red:green:blue:' in call
不带外部名的构造器参数如果不希望为构造器的某个参数提供外部名字,你可以使用下划线( struct Celsius {
var temperatureInCelsius: Double
init(fromFahrenheit fahrenheit: Double) {
temperatureInCelsius = (fahrenheit - 32.0) / 1.8
}
init(fromKelvin kelvin: Double) {
temperatureInCelsius = kelvin - 273.15
}
init(_ celisus: Double) {
temperatureInCelsius = celisus
}
}
let c1 = Celsius(fromFahrenheit: 52.0)
print(c1.temperatureInCelsius) // 11.2222222222111
let c2 = Celsius(fromKelvin: 300.0)
print(c2.temperatureInCelsius) // 26.85
let c3 = Celsius(100.0)
print(c3.temperatureInCelsius) // 100.0
可选属性类型如果你定制的类型包含一个逻辑上允许取值为空的存储型属性——无论是因为它无法在初始化时赋值,还是因为它在之后某个时间点可以赋值为空——你都需要将它定义为 class SurveyQuestion {
var question: String
var answer: String?
init(question: String) {
self.question = question
}
func ask() {
print(question)
}
}
let s = SurveyQuestion(question: "D U LOVE ME?")
s.ask()
构造过程中常量类型的修改可以在构造过程中的任意时间点给常量属性指定一个值,只要在构造过程结束时是一个确定的值。一旦常量属性被赋值,它将永远不可更改。 注意,对于类的实例来说,它的常量属性只能在定义它的类的构造过程中修改,不能在子类中修改。 class SurveyQuestion {
let question: String // 声明为常量,依然可在构造器中初始化。
var answer: String?
init(question: String) {
self.question = question
}
func ask() {
print(question)
}
}
let s = SurveyQuestion(question: "D U LOVE ME?")
s.ask()
默认构造器如果结构体或类的所有属性都有 class ShoppingListItem {
var name: String? // 下面指定默认值
var quantity = 1
var purchased = false
}
let s = ShoppingListItem()
print(s.name) // nil
print(s.quantity) // 1
print(s.purchased) // false
结构体的逐一成员构造器如果结构体没有提供自定义的构造器,它们将自动获得一个 struct Size {
var width: Double = 0.0
var height: Double = 0.0
}
let s = Size(width: 1.0,height: 2.0) // 自动获得的逐一成员构造器:init(width:height:)
print(s) // Size(width: 1.0,height: 2.0)
值类型的构造器代理构造器可以通过调用其它构造器来完成实例的部分构造过程。这一过程称为 构造器代理的实现规则和形式在值类型和类类型中有所不同。值类型(结构体和枚举类型)不支持继承,所以构造器代理的过程相对简单,因为它们只能代理给自己的其它构造器。类则不同,它可以继承自其它类,这意味着类有责任保证其所有继承的存储型属性在构造时也能正确的初始化。 对于值类型,你可以使用 如果你为某个值类型定义了一个自定义的构造器,你将无法访问到默认构造器(如果是结构体,还将无法访问逐一成员构造器)。这个限制可以防止你为值类型定义了一个进行额外必要设置的复杂构造器之后,别人还是错误地使用了一个自动生成的构造器。 注意,假如你希望默认构造器、逐一成员构造器以及你自己的自定义构造器都能用来创建实例,可以将自定义的构造器写到扩展( struct Size {
var width = 0.0,height = 0.0
}
struct Point {
var x = 0.0,y = 0.0
}
struct Rect {
var origin = Point()
var size = Size()
init() {} // 在功能上跟没有自定义构造器时自动获得的默认构造器是一样的。
init(origin: Point,size: Size) { // 在功能上跟结构体在没有自定义构造器时获得的逐一成员构造器是一样的。
self.origin = origin
self.size = size
}
init(center: Point,size: Size) { // 此自定义构造器屏蔽了结构体中默认构造器和逐一参数构造器!需要重新定义!
let a = center.x - size.width / 2
let b = center.y - size.height / 2
self = Rect(origin: Point(x: a,y: b),size: size) // 代理给init(origin:size:)构造器来初始化
}
}
let a = Rect()
print(a) // Rect(origin: Point(x: 0.0,y: 0.0),size: Size(width: 0.0,height: 0.0))
let b = Rect(origin: Point(x: 1.0,y: 2.0),size: Size(width: 1920.0,height: 1080.0))
print(b) // Rect(origin: Point(x: 1.0,y: 2.0),size: Size(width: 1920.0,height: 1080.0))
let c = Rect(center: Point(x: 1000.0,y: 2000.0),height: 1080.0))
print(c) // Rect(origin: Point(x: 40.0,y: 1460.0),height: 1080.0))
在上面的代码中,如果你想用另外一种不需要自己定义 类的继承和构造过程类里面的所有存储型属性——包括所有继承自父类的属性——都必须在构造过程中设置初始值。 Swift为类类型提供了两种构造器来确保实例中所有存储型属性都能获得初始值,它们分别是 指定构造器和便利构造器
每一个类都必须拥有至少一个指定构造器。在某些情况下,许多类通过继承了父类中的指定构造器而满足了这个条件。
应当只在必要的时候为类提供便利构造器,比方说某种情况下通过使用便利构造器来快捷调用某个指定构造器,能够节省更多开发时间并让类的构造过程更清晰明了。 指定构造器和便利构造器的语法类的 init(parameters) { statements } convenience init(parameters) { statements }
类的构造器代理规则为了简化
一个更方便记忆的方法是:
两段式构造过程Swift中类的构造过程包含两个阶段。第一个阶段,每个存储型属性被引入它们的类指定一个初始值。当每个存储型属性的初始值被确定后,第二阶段开始,它给每个类一次机会,在新实例准备使用之前进一步定制它们的存储型属性。 两段式构造过程的使用让构造过程更安全,同时在整个类层级结构中给予了每个类完全的灵活性。两段式构造过程可以防止属性值在初始化之前被访问,也可以防止属性被另外一个构造器意外地赋予不同的值。 注意,Swift的两段式构造过程跟Objective-C中的构造过程类似。最主要的区别在于阶段1,Objective-C给每一个属性赋值 Swift编译器将执行4种有效的安全检查,以确保两段式构造过程能不出错地完成:
类实例在第一阶段结束以前并不是完全有效的。只有第一阶段完成后,该实例才会成为有效实例,才能访问属性和调用方法。 以下是
构造器的继承和重写跟Objective-C中的子类不同,Swift中的子类默认情况下不会继承父类的构造器。Swift的这种机制可以防止一个父类的简单构造器被一个更专业的子类继承,并被错误地用来创建子类的实例。 注意,父类的构造器仅会在安全和适当的情况下被继承。 假如你希望自定义的子类中能提供一个或多个跟父类相同的构造器,你可以在子类中提供这些构造器的自定义实现。 当你在编写一个和父类中指定构造器相匹配的子类构造器时,你实际上是在重写父类的这个指定构造器。因此,你必须在定义子类构造器时带上 正如重写属性,方法或者是下标, 注意,当你重写一个父类的指定构造器时,你总是需要写 自动获得的默认构造器总会是类中的指定构造器。 子类可以在初始化时修改继承来的变量属性,但是不能修改继承来的常量属性。 class Vehicle {
var numberOfWheels = 0
var description: String {
return "(numberOfWheels) wheels"
}
}
class Bicycle: Vehicle {
override init() {
super.init() // 必须调用父类的指定构造器!这样可以确保Bicycle在修改属性之前,它所继承的属性numberOfWheels能被Vehicle类初始化!否则报错:error: use of 'self' in property access 'numberOfWheels' before super.init initializes self。
numberOfWheels = 2
}
}
let v = Vehicle()
print(v.description)
let b = Bicycle()
print(b.description)
构造器的自动继承子类在默认情况下不会继承父类的构造器。但是如果满足特定条件,父类构造器是可以被 假设你为子类中引入的所有新属性都提供了默认值,以下2个规则适用:
即使你在子类中添加了更多的便利构造器,这两条规则仍然适用。 注意,对于规则2,子类可以将父类的指定构造器实现为便利构造器。 指定构造器和便利构造器实践class Food {
var name: String
init(name: String) { // 注意:类类型没有默认的逐一成员构造器,只好自定义一个类似的了。
self.name = name
}
convenience init() {
self.init(name: "[Unnamed]") // 横向代理
}
}
let f1 = Food(name: "Meat")
print(f1.name) // Meat
let f2 = Food()
print(f2.name) // [Unnnamed]
/** * 调味剂 */
class RecipeIngredient: Food {
var quantity: Int
init(name: String,quantity: Int) {
self.quantity = quantity
super.init(name: name) // 向上代理。不写会报错:error: super.init isn't called before returning from initializer
}
// 尽管RecipeIngredient将父类的指定构造器重写为了便利构造器,它依然提供了父类的所有指定构造器的实现(作为指定构造器的默认构造器已经没了)。因此,RecipeIngredient会自动继承父类的所有便利构造器。
override convenience init(name: String) { // 这个便利构造器重写了父类的指定构造器
self.init(name: name,quantity: 1)
}
// 此时,RecipeIngredient还有一个继承自父类Food的便利构造器init(),它会横向代理到RecipeIngredient版本的init(name: String)而不是Food提供的版本!
}
let r1 = RecipeIngredient()
print(r1.name,r1.quantity) // [Unnamed] 1
let r2 = RecipeIngredient(name: "Bacon")
print(r2.name,r2.quantity) // Bacon 1
let r3 = RecipeIngredient(name: "Eggs",quantity: 6)
print(r3.name,r3.quantity) // Eggs 6
class ShoppingListItem: RecipeIngredient { // 由于它为自己引入的所有属性都提供了默认值,并且自己没有定义任何构造器,ShoppingListItem将自动继承所有父类中的指定构造器和便利构造器。
var purchased = false
var description: String {
return "(quantity) x (name) " + (purchased ? "?" : "?")
}
}
var breakfastList = [
ShoppingListItem(),ShoppingListItem(name: "Bacon"),ShoppingListItem(name: "Bacon",quantity: 6)
]
breakfastList[0].name = "Orange juice"
breakfastList[0].purchased = true
for item in breakfastList {
print(item.description)
}
/* 1 x Orange juice ? 1 x Bacon ? 6 x Bacon ? */
可失败构造器如果一个类、结构体或枚举类型的对象,在构造过程中有可能失败,则为其定义一个 为了妥善处理这种构造过程中可能会失败的情况。你可以在一个类,结构体或是枚举类型的定义中,添加一个或多个可失败构造器。其语法为在 注意,可失败构造器的参数名和参数类型,不能与其它非可失败构造器的参数名,及其参数类型相同。 可失败构造器会创建一个类型为自身类型的可选类型的对象。你通过 注意,严格来说,构造器都不支持返回值。因为构造器本身的作用,只是为了确保对象能被正确构造。因此你只是用 struct Animal {
let species: String
init?(species: String) {
if species.isEmpty { return nil }
self.species = species
}
}
let a = Animal(species: "")
print(a) // nil
上面的代码中,空字符串(如 枚举类型的可失败构造器可以通过一个带一个或多个参数的可失败构造器来获取枚举类型中特定的枚举成员。如果提供的参数无法匹配任何枚举成员,则构造失败。 enum TemperatureUnit {
case Kelvin,Celsius,Fahrenheit
init?(symbol: String) {
switch symbol {
case "K":
self = .Kelvin
case "C":
self = .Celsius
case "F":
self = .Fahrenheit
default:
return nil
}
}
}
let t = TemperatureUnit(symbol: "X")
print(t) // nil
带原始值的枚举类型的可失败构造器带原始值的枚举类型会自带一个可失败构造器 enum TemperatureUnit: Character {
case Kelvin = "K",Celsius = "C",Fahrenheit = "F"
}
let a = TemperatureUnit(rawValue: "X")
print(a) // nil
类的可失败构造器值类型(也就是结构体或枚举)的可失败构造器,可以在构造过程中的任意时间点触发构造失败。比如在前面的例子中,结构体 而对类而言,可失败构造器只能在类引入的所有存储型属性被初始化后,以及构造器代理调用完成后,才能触发构造失败。 注意:本文参照的文档翻译团队认为本小节英文原文表述有误,具体请查看原文。 下面的代码在类的可失败构造器中使用隐式解包可选类型来满足上述要求。 class Product {
let name: String! // 隐式解包可选类型,因为是let,且构造器中有属性初始化语句,所以此处不会赋默认值,必须等构造器初始化属性后,才能在构造器中返回nil
init?(name: String) {
self.name = name // 必须先初始化,之后才能触发构造失败!如果把这句放在下面一行,报错:error: variable 'self.name' used before being initialized
if name.isEmpty { return nil }
}
}
let p1 = Product(name: "Book")
print(p1) // Optional(Product)
print(p1?.name) // Optional("Book")
let p2 = Product(name: "")
print(p2) // nil
print(p2?.name) // nil
if let p = Product(name: "Car") {
print(p.name) // Car。注意此处不需要检测name属性是否是nil,因为一定是非nil的。注意,要是把name属性声明为String?,此处打印Optional("Car")。
}
if let p = Product(name: "") {
print(p.name) // 没有打印!实例构造失败
}
print("==========")
class Product2 {
var name: String! // 声明为var
init?(name: String) {
if name.isEmpty { return nil } // 声明为var时,可以放在前面,因为前面可以被赋值,不用等构造器中的属性初始化
self.name = name
}
}
let p3 = Product2(name: "Book")
print(p3) // Optional(Product2)
print(p3?.name) // Optional("Book")
let p4 = Product2(name: "")
print(p4) // nil
print(p4?.name) // nil
if let p = Product2(name: "Car") {
print(p.name) // Car
}
if let p = Product2(name: "") {
print(p.name) // 没有打印!
}
上面定义的 毕竟, 上面的例子中,
因为 构造失败的传递类,结构体,枚举的可失败构造器可以横向代理到类型中的其他可失败构造器。类似的,子类的可失败构造器也能向上代理到父类的可失败构造器。 无论是向上代理还是横向代理,如果你代理到的其他可失败构造器触发构造失败,整个构造过程将立即终止,接下来的任何构造代码不会再被执行。 注意,可失败构造器也可以代理到其它的非可失败构造器。通过这种方式,你可以增加一个可能的失败状态到现有的构造过程中。 注意:本文参照的文档翻译团队认为本小节英文原文表述有误,具体请查看原文。 class Product {
let name: String!
init?(name: String) {
self.name = name
if name.isEmpty { return nil }
}
}
class CartItem: Product {
let quantity: Int!
init?(name: String,quantity: Int) {
self.quantity = quantity
super.init(name: name)
if quantity < 1 { return nil }
}
}
let c1 = CartItem(name: "Book",quantity: 3)
print(c1) // Optional(CartItem),返回可选类型
let c2 = CartItem(name: "Book",quantity: -2)
print(c2) // nil
let c3 = CartItem(name: "",quantity: 1)
print(c3) // nil
let c4 = CartItem(name: "",quantity: -12)
print(c4) // nil
if let c = CartItem(name: "Book",quantity: 2) {
print(c) // CartItem。此处进行了可选绑定,不会返回可选类型
print(c.quantity) // 2
print(c.name) // Book
}
if let c = CartItem(name: "Book",quantity: -2) {
print(c) // 不会打印
}
if let c = CartItem(name: "",quantity: 1) {
print(c) // 不会打印
}
if let c = CartItem(name: "",quantity: -12) {
print(c) // 不会打印
}
和 该可失败构造器以向上代理到父类的可失败构造器 如果由于
重写一个可失败构造器如同其它的构造器,你可以在子类中重写父类的可失败构造器。或者你也可以用子类的非可失败构造器重写一个父类的可失败构造器。这使你可以定义一个不会构造失败的子类,即使父类的构造器允许构造失败。 注意,当你用子类的非可失败构造器重写父类的可失败构造器时,向上代理到父类的可失败构造器的唯一方式是对父类的可失败构造器的返回值进行强制解包。 注意,可以用非可失败构造器重写可失败构造器,但反过来却不行。 可以在子类的非可失败构造器中使用强制解包来调用父类的可失败构造器。 class Document {
var name: String? // 声明为String?,表示name属性的值必须为一个非空字符串或nil,但不能是一个空字符串
init() {}
init?(name: String) {
self.name = name
if name.isEmpty { return nil } // 检测输入参数name!
}
}
class AutomaticallyNamedDocument: Document {
override init() {
super.init() // 先调用!否则报错,不管加不加self关键字:error: use of 'self' in property access 'name' before super.init initializes self
self.name = "Untitled"
}
override init(name: String) { // 因为子类用另一种方式处理了空字符串的情况,所以不再需要一个可失败构造器,因此子类用一个非可失败构造器代替了父类的可失败构造器。
super.init()
if name.isEmpty { // 注意,必须判断输入参数的name是否是空字符串,而不是属性name!
self.name = "Untitled"
} else {
self.name = name
}
}
}
class UntitledDocument: Document {
override init() {
super.init(name: "[Untitled]")! // 在子类的非可失败构造器中使用强制解包来调用父类的可失败构造器。
}
}
let u1 = UntitledDocument()
print(u1) // UntitledDocument
class UntitledDocument2: Document {
override init() {
super.init(name: "")!
}
}
// let u2 = UntitledDocument2() // fatal error: unexpectedly found nil while unwrapping an Optional value
// print(u2)
在这个例子中,如果在调用父类的可失败构造器 可失败构造器init!通常来说我们通过在 你可以在 必要构造器在类的构造器前添加 在子类重写父类的必要构造器时,必须在子类的构造器前也添加 如果子类继承的构造器能满足必要构造器的要求,则无须在子类中显式提供必要构造器的实现。 class A {
required init() {
print("A.init()")
}
}
class B: A {
required init() {
// super.init()
print("B.init()")
// super.init() // 注意,默认的super.init()调用放在最后一行。
}
}
class C: B {
required init() {
// super.init()
print("C.init()")
// super.init()
}
}
print(A())
print("==========")
print(B())
print("==========")
print(C())
/*
A.init()
A ==========
B.init()
A.init()
B ==========
C.init()
B.init()
A.init()
C
*/
通过闭包或者函数设置属性的默认值如果某个存储型属性的默认值需要一些定制或设置,你可以使用闭包或全局函数为其提供定制的默认值。每当某个属性所在类型的新实例被创建时,对应的闭包或函数会被调用,而它们的返回值会当做默认值赋值给这个属性。 这种类型的闭包或函数通常会创建一个跟属性类型相同的临时变量,然后修改它的值以满足预期的初始状态,最后返回这个临时变量,作为属性的默认值。 闭包结尾的大括号后面接了一对空的小括号。这用来告诉Swift立即执行此闭包。如果你忽略了这对括号,相当于将闭包本身作为值赋值给了属性,而不是将闭包的返回值赋值给属性。 注意,如果你使用闭包来初始化属性,请记住在闭包执行时,实例的其它部分都还没有初始化。这意味着你不能在闭包里访问其它属性,即使这些属性有默认值。同样,你也不能使用隐式的 /** * 文档中的西洋跳棋游戏的棋盘。西洋跳棋游戏在一副黑白格交替的10x10的棋盘中进行。为了呈现这副游戏棋盘,Checkerboard结构体定义了一个属性boardColors,它是一个包含100个Bool值的数组。在数组中,值为true的元素表示一个黑格,值为false的元素表示一个白格。数组中第一个元素代表棋盘上左上角的格子(白格),最后一个元素代表棋盘上右下角的格子(白格),颜色交替出现。 */
struct Checkerboard {
let boardColors: [Bool] = { // 通过一个闭包来初始化并设置颜色值
var tempBoard = [Bool]() // 注意,不能使用self关键字,也就不能访问属性,只好创建临时变量,处理后return了
var isBlack = false
for i in 0..<10 {
for j in 0..<10 {
tempBoard.append(isBlack)
isBlack = !isBlack
}
isBlack = !isBlack
}
return tempBoard
}()
func squareIsBlackAtRow(row: Int,column: Int) -> Bool {
assert(row >= 0 && row < 10 && column >= 0 && column < 10)
return boardColors[row * 10 + column]
}
}
let c = Checkerboard()
print(c.squareIsBlackAtRow(0,column: 1))
print(c.squareIsBlackAtRow(9,column: 9))
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