结构体

在 Swift 标准库中，绝大多数的公开类型都是结构体，而枚举和类只占很小一部分
比如Bool、Int、Double、 String、Array、Dictionary等常见类型都是结构体

struct Date {
   var year: Int
   var month: Int
   var day: Int
}
var date = Date(year: 2019, month: 6, day: 23)

• 所有的结构体都有一个编译器自动生成的初始化器（initializer，初始化方法、构造器、构造方法）
• 最后一行调用的，可以传入所有成员值，用以初始化所有成员（存储属性，Stored Property）

结构体的初始化器

编译器会根据情况，可能会为结构体生成多个初始化器，宗旨是：保证所有成员都有初始值

思考：下面代码能编译通过么？

struct Point {
    var x: Int?
    var y: Int?
}
var p1 = Point(x:10, y:10)
var p2 = Point(y:10)
var p3 = Point(x:10)
var p4 = Point()

可选项都有个默认值nil, 因此可以编译通过

自定义初始化器

一旦在定义结构体时自定义了初始化器，编译器就不会再帮它自动生成其他初始化器

窥探初始化器的本质

struct Point {
    var x: Int = 0
    var y: Int = 0
}
var p = Point()

等效于:

struct Point {
    var x: Int
    var y: Int
    init() {
        x = 0
        y = 0
    }
}
var p = Point()

结构体内存结构

struct Point {
    var x: Int = 0
    var y: Int = 0
    var origin: Bool = false
}
print(MemoryLayout<Point>.size) // 17
print(MemoryLayout<Point>.stride) // 24
print(MemoryLayout<Point>.alignment) // 8

类

类的定义和结构体类似，但编译器并没有为类自动生成可以传入成员值的初始化器.

和结构体比较:

struct Point {
    var x: Int = 0
    var y: Int = 0
}
let p1 = Point()
let p2 = Point(x:10, y: 20)
let p3 = Point(x:10)
let p4 = Point(y:20)

• 如果定义类没有给成员初始化值, 编译器不会生成无参的初始化器.

类的初始化器

• 如果类的所有成员都在定义的时候指定了初始值，编译器会为类生成无参的初始化器
• 成员的初始化是在这个初始化器中完成的

class Point {
    var x : Int = 10
    var y : Int = 20
}
let p1 = Point()

上面代码等价于下面:

class Point {
    var x : Int
    var y : Int
    init() {
        x = 10
        y = 10
    }
}
let p1 = Point()

结构体与类的本质区别

• 结构体是值类型（枚举也是值类型），类是引用类型（指针类型）

class Size {
    var width = 1
    var height = 2
}

struct Point {
    var x = 3
    var y = 4
}

func test() {
    var size = Size()
    var point = Point()
}

值类型

• 值类型赋值给var、let或者给函数传参，是直接将所有内容拷贝一份
• 类似于对文件进行copy、paste操作，产生了全新的文件副本。属于深拷贝（deep copy）

struct Point {
    var x: Int
    var y: Int
}

func test() {
    var p1 = Point(x: 10, y: 20)
    var p2 = p1
}

p2.x = 11
p2.y = 22

请问p1.x和p1.y是多少？ 10 20

值类型的赋值操作

var s1 = "Jack"
var s2 = s1
s2.append("_Rose")
print(s1) // Jack
print(s2) // Jack_Rose

var a1 = [1, 2, 3]
var a2 = a1
a2.append(4)
a1[0] = 2
print(a1)  //[2,2,3]
print(a2)  //[1,2,3,4]

var d1 = ["max" : 10, "min" : 2]
var d2 = d1
d1["other"] = 7
d2["max"] = 12
print(d1) // ["other": 7, "max": 10, "min": 2]
print(d2) // ["max": 12, "min": 2]

• 在Swift标准库中，为了提升性能，String、Array、Dictionary、Set采取了Copy On Write的技术
• 比如仅当有“写”操作时，才会真正执行拷贝操作
• 对于标准库值类型的赋值操作，Swift 能确保最佳性能，所有没必要为了保证最佳性能来避免赋值
• 建议：不需要修改的，尽量定义成let

struct Point {
    var x: Int
    var y: Int
}
var p1 = Point(x: 10, y: 20)
p1 = Point(x: 11, y: 22)

引用类型

• 引用赋值给var、let或者给函数传参，是将内存地址拷贝一份
• 类似于制作一个文件的替身（快捷方式、链接），指向的是同一个文件。属于浅拷贝（shallow copy）

class Size {
    var width: Int
    var height: Int
    init(width: Int, height: Int) {
        self.width = width
        self.height = height
    }
}

func test() {
    var s1 = Size(width: 10, height: 20)
    var s2 = s1
}
s2.width = 11
s2.height = 22

请问s1.width和s1.height是多少？

对象的堆空间申请过程

在Swift中，创建类的实例对象，要向堆空间申请内存，大概流程如下:

Class.allocating_init()
libswiftCore.dylib：_swift_allocObject_
libswiftCore.dylib：swift_slowAlloc
libsystem_malloc.dylib：malloc

• 在Mac、iOS中的malloc函数分配的内存大小总是16的倍数
• 通过class_getInstanceSize可以得知：类的对象至少需要占用多少内存

class Point    {
    var x = 11
    var test = true
    var y = 22
}
var p = Point()
class_getInstanceSize(type(of: p)) // 40
class_getInstanceSize(Point.self) // 40

引用类型的赋值操作

class Size {
    var width: Int
    var height: Int
    init(width: Int, height: Int) {
        self.width = width
        self.height = height
    }
}
var s1 = Size(width: 10, height: 20)
s1 = Size(width: 11, height: 22)

值类型、引用类型的let

struct Point {
    var x: Int
    var y: Int
}

class Size {
    var width: Int
    var height: Int
    init(width: Int, height: Int) {
        self.width = width
        self.height = height
    }
}

理解:

• let修饰的p, p内存16个字节不能修改
• let修饰的s, s内存8个字节不能修改,指向内存地址不变. s.width和s.height修改的是堆里边内存

总结:
值类型和引用类型为常量时, 值类型和引用类型内存地址不能修改,不能指向其他内存.但引用类型可以修改其堆内存存储的成员变量值.

理解:
let声明值类型的字符串str, 说明常量str的内存是不能修改的,所以后边不能拼接字符串.
let声明值数组arr, 说明常量arr的内存是不能修改的,所以后边不能拼接,也不能修改某个元素的值.

嵌套类型

struct Poker {
    enum Suit : Character {
        case spades = "♠", hearts = "♥", diamonds = "♦", clubs = "♣"
}
    enum Rank : Int {
        case two = 2, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten
        case jack, queen, king, ace
    }
}

print(Poker.Suit.hearts.rawValue)

var suit = Poker.Suit.spades
suit = .diamonds

var rank = Poker.Rank.five
rank = .king

枚举、结构体、类都可以定义方法

一般把定义在枚举、结构体、类内部的函数，叫做方法

class Size {
    var width = 10
    var height = 10
    func show() {
        print("width=\(width), height=\(height)")
    }
}
let s = Size()
s.show() // width=10, height=10

struct Point {
    var x = 10
    var y = 10
    func show() {
        print("x=\(x), y=\(y)")
    }
}
let p = Point()
p.show() // x=10, y=10

enum PokerFace : Character {
case spades = "♠", hearts = "♥", diamonds = "♦", clubs = "♣"
    func show() {
        print("face is \(rawValue)")
    }
}
let pf = PokerFace.hearts
pf.show() // face is ♥

方法占用对象的内存么？

• 不占用
• 方法的本质就是函数
• 方法、函数都存放在代码段

作业

思考以下结构体、类对象的内存结构是怎样的？

struct Point {
    var x: Int
    var b1: Bool
    var b2: Bool
    var y: Int
}
var p = Point(x: 10, b1: true, b2: true, y: 20)

class Size {
    var width: Int
    var b1: Bool
    var b2: Bool
    var height: Int
    init(width: Int, b1: Bool, b2: Bool, height: Int) {
        self.width = width
        self.b1 = b1
        self.b2 = b2
        self.height = height
    }
}
var s = Size(width: 10, b1: true, b2: true, height: 20)