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Swift系列四 – 枚舉

2021 年 5 月 8 日
筆記
Swift

適度給類型起別名能夠讓程式碼更加易懂，開發效率更高，可維護性更好。

一、typealias(別名)

typealias用來給類型起別名。

typealias Byte = Int8
typealias Short = Int16
typealias Long = Int64

typealias Date = (year: Int, month: Int, day: Int)
func test(_ date: Date) {
    print(date.year)
}
test((2019, 6, 25))
// 輸出：2019

typealias IntFn = (Int, Int) -&gt; Int
func diff(v1: Int, v2: Int) -&gt; Int {
    v1 - v2
}
let fn: IntFn = diff
fn(10, 5)
// 輸出：5

Void的本質就是空元祖的別名：public typealias Void = ()

二、枚舉

Swift枚舉和C/OC語言不一樣，以前寫OC的時候枚舉本質是int類型，但Swift中枚舉可以是多類型的。

官方建議：枚舉名稱使用大寫，成員使用小寫。

2.1. 基本用法

// 定義枚舉
enum YBColor {
    case white
    case black
    case gray
}

// 等價於上面的程式碼
//enum YBColor {
//    case white, black, gray
//}

var color = YBColor.white
color = YBColor.black
color = .gray // 簡寫（因為此時已經確定變數color是YBColor類型）
print(color) // 輸出：gray

// 循環控制
switch color {
case .white:
    print("white")
case .black:
    print("black")
case .gray:
    print("gray")
}

2.2. 關聯值

有時將枚舉的成員值跟其他類型的值關聯存儲在一起，會非常有用.

案例：

enum Score {
    case points(Int)
    case grade(Character)
}

// 數值表達
var score = Score.points(96)
// 等級/字元表達
score = .grade("A")


enum Date {
    case digit(year: Int, month: Int, day: Int)
    case string(String)
}

var date = Date.digit(year: 2019, month: 06, day: 25)
date = .string("2019-06-25")
switch date {
case .digit(let year, let month, let day):
    print(year, month, day, separator:"/")
case let .string(value):
    print(value)
}
/*
 輸出：
 2019-06-25
*/

let寫在枚舉成員前面意味著枚舉成員形參只能是常量，放在形參裡面可以自定義選擇是var還是let。

2.2. 原始值

枚舉成員可以使用相同類型的默認值預先關聯，這個默認值叫做：原始值。

enum Direction : Character {
    case up = "w"
    case down = "s"
    case left = "a"
    case right = "d"
}
var direction = Direction.up
print(direction) // 輸出：up
print(direction.rawValue) // 輸出：w
print(Direction.down.rawValue) // 輸出：s

如果枚舉的原始值類型是Int、String，Swift會自動分配原始值：

enum Direction : String {
    case up = "up"
    case down = "down"
    case left = "left"
    case right = "right"
}
var direction = Direction.up
print(direction) // 輸出：up
print(direction.rawValue) // 輸出：up
print(Direction.down.rawValue) // 輸出：down

// 等價
enum Direction : String {
    case up, down, left, right
}
var direction = Direction.up
print(direction) // 輸出：up
print(direction.rawValue) // 輸出：up
print(Direction.down.rawValue) // 輸出：down

Int類型，成員值自增（類似C/OC枚舉）：

enum Season : Int {
    case spring, summer, autumn, winter
}
print(Season.spring.rawValue) // 輸出：0
print(Season.summer.rawValue) // 輸出：1
print(Season.autumn.rawValue) // 輸出：2
print(Season.winter.rawValue) // 輸出：3

enum Season : Int {
    case spring = 1, summer, autumn = 4, winter
}
print(Season.spring.rawValue)
print(Season.summer.rawValue)
print(Season.autumn.rawValue)
print(Season.winter.rawValue)

2.3. 遞歸枚舉

關鍵字：indirect；
可以把需要遞歸枚舉的成員前面加indirect，也可以為了方便直接加到枚舉定義前面。

indirect enum ArithExpr {
    case number(Int)
    case sum(ArithExpr, ArithExpr)
    case diff(ArithExpr, ArithExpr)
}

//enum ArithExpr {
//    case number(Int)
//    indirect case sum(ArithExpr, ArithExpr)
//    indirect case diff(ArithExpr, ArithExpr)
//}

let five = ArithExpr.number(5)
let four = ArithExpr.number(4)
let two = ArithExpr.number(2)
let sum = ArithExpr.sum(five, four)
let diff = ArithExpr.diff(sum, two)

func cal(_ expr: ArithExpr) -&gt; Int {
    switch expr {
    case let .number(value):
        return value
    case let .sum(left, right):
        return cal(left) + cal(right)
    case let .diff(left, right):
        return cal(left) - cal(right)
    }
}
cal(diff) // 輸出：7

三、枚舉的記憶體布局

在Swift中查看記憶體佔用大小及對齊方式使用枚舉：MemoryLayout：

size：實際用到的空間大小
stride：分配佔用的空間大小
alignment：記憶體對齊方式

下面的意思是，Int在記憶體中佔用8個位元組，記憶體對齊數是8：

MemoryLayout<int>.size // 輸出：8
MemoryLayout<int>.stride // 輸出：8
MemoryLayout<int>.alignment // 輸出：8

查看枚舉佔用記憶體：

enum Password {
    case number(Int, Int, Int, Int)
    case other
}

var pwd = Password.number(1, 2, 2, 3)

MemoryLayout.size(ofValue: pwd) // 輸出：33
MemoryLayout.stride(ofValue: pwd) // 輸出：40
MemoryLayout.alignment(ofValue: pwd) // 輸出：8

為什麼是佔用記憶體大小是33，而分配了40？

number(Int, Int, Int, Int)佔用32個位元組，other佔用1個位元組，所以一共只需要佔用33個位元組就夠用了
因為記憶體對齊數是8，所以分配記憶體的時候只能是8的倍數，而33個位元組不夠8的倍數，所以往高位補齊後就是40了

為什麼other佔用1個位元組呢？

enum Season {
    case spring, summer, autumn, winter
}
MemoryLayout<season>.size // 輸出：1
MemoryLayout<season>.stride // 輸出：1
MemoryLayout<season>.alignment // 輸出：1

// 限定類型
enum Season: String {
    case spring, summer, autumn, winter
}
MemoryLayout<season>.size // 輸出：1
MemoryLayout<season>.stride // 輸出：1
MemoryLayout<season>.alignment // 輸出：1

上面程式碼可以看出不管類型是什麼佔用的記憶體大小都是1個位元組；
其實本質上是關聯值和原始值的區別。

結論一： 把傳進去的關聯值直接存儲到枚舉變數記憶體裡面的，所以枚舉變數是關聯值的話，記憶體是一定和將要存儲的關聯值大小有關。

為了證實結論一，比較下面的兩個不同類型的關聯值：

enum Password {
    case number(Int, Int, Int, Int)
    case other
}

MemoryLayout<password>.size // 輸出：33
MemoryLayout<password>.stride // 輸出：40
MemoryLayout<password>.alignment // 輸出：8

enum Password {
    case number(String, String, String, String)
    case other
}

MemoryLayout<password>.size // 輸出：65
MemoryLayout<password>.stride // 輸出：72
MemoryLayout<password>.alignment // 輸出：8

結論二： 原始值固定後是不能修改的，記憶體中只會把對應的成員值（序號）存下來，這時候1個位元組足夠用了，和枚舉類型無關（不管是Int還是String枚舉都是佔用一個位元組）。

分析下面程式碼：

enum Season: Int {
    // 序號0            序號1       序號2        序號3
    case spring = 1, summer = 2, autumn = 3, winter = 4
}

var season1 = Season.spring
var season2 = Season.spring
var season3 = Season.spring
MemoryLayout<season>.size // 輸出：1
MemoryLayout<season>.stride // 輸出：1
MemoryLayout<season>.alignment // 輸出：1

疑問：成員值在記憶體中只佔用1個位元組，Int或String的原始值是怎麼存下的？rawValue其實是另外一塊地址。

關聯值才會存儲到枚舉變數中，原始值不會佔用枚舉變數記憶體
我們可以通過記憶體地址看到前面的位元組被關聯值佔用，關聯值後面有一個位元組是保存成員值
- 1個位元組存儲成員值（如果只有一個枚舉成員則不佔用記憶體）
- N個位元組存儲關聯值（N取佔用記憶體最大的關聯值），任何一個case的關聯值都共用這N個位元組（共用體）
- 剩餘位元組按照對齊數補齊

Switch的case其實是比較枚舉的成員值的

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