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Swift系列九 – 屬性

2021 年 5 月 27 日
筆記
Swift

任何一門語言都有屬性的概念。Swift中的屬性是怎麼的呢？

一、屬性

Swift中跟實例相關的屬性可以分為2大類：存儲屬性和計算屬性。

1.1. 存儲屬性（Stored Property）

特點：

類似於成員變數的概念；
存儲在實例的記憶體中；
結構體、類可以定義存儲屬性；
枚舉不可以定義存儲屬性。

示例程式碼：

struct Circle {
    var radius: Double
}

class classCircle {
    var radius: Double
}

關於存儲屬性，Swift有個明確的規定：
在創建類或結構體的實例時，必須為所有的存儲屬性設置一個合適的初始值。

可以在初始化器里為存儲屬性設置一個初始值；
可以分配一個默認的屬性值作為屬性定義的一部分。

1.2. 計算屬性（Computed Property）

特點：

本質就是方法（函數）；
不佔用實例的記憶體；
枚舉、結構體、類都可以定義計算屬性。

示例程式碼：

struct Circle {
    // 存儲屬性
    var radius: Double
    // 計算屬性
    var diameter: Double {
        set {
            print("set")
            radius = newValue / 2
        }
        get {
            print("get")
            return radius * 2
        }
    }
}
var c = Circle(radius: 10)
c.radius = 11

print("--1--")
c.diameter = 40
print("--2--")
print(c.diameter)
/*
 輸出：
 set
 get
 20.0
 */

輸出分析： 上面程式碼如果執行c.diameter = 40，radius的值就會變為20。因為這樣會執行diameter的set方法(40作為參數)，上面的案例看到變數newValue，但是程式碼中沒有定義這個變數，其實newValue是set方法提供的形參，只不過省略沒有寫而已，完整的set方法程式碼應該是set(newValue) {...}，newValue是默認值，可以按照自己的規範修改（建議使用默認的形參命名）。c.diameter調用的是diameter的get方法。

記憶體分析：
上面示例程式碼中結構體Circle佔用多少記憶體呢？

print(MemoryLayout<circle>.stride)
// 輸出：8

結果顯示佔用8個位元組。因為計算屬性的本質是方法。

補充說明：

set傳入的新值默認叫做newValue，也可以自定義。

struct Circle {
    var radius: Double
    var diameter: Double {
        set(newDiameter) {
            radius = newDiameter / 2
        }
        get {
            return radius * 2
        }
    }
}

只讀計算屬性：只有get，沒有set。

如果是只讀屬性，get可以省略不寫:
```
struct Circle {
    var radius: Double
    var diameter: Double { radius * 2 }
}
```
定義計算屬性只能用var，不能用let。
有set就必須有get。

擴展： 枚舉rawValue的本質就是只讀的計算屬性。

1.3. 屬性觀察器（Property Observer）

通過名字就可以聯想到OC中的KVO，是的，兩者確實有相似之處。在Swift中可以為非lazy的 var存儲屬性 設置屬性觀察器。

示例程式碼：

struct Circle {
    var radius: Double {
        willSet {
            print("willSet", newValue)
        }
        didSet {
            print("didSet", oldValue, radius)
        }
    }
    init() {
        self.radius = 2.0
        print("Circle Init")
    }
}
var c = Circle()
// 輸出：Circle Init
c.radius = 3.0
/*
 輸出：
 willSet 3.0
 didSet 2.0 3.0
 */

分析：

willSet會傳遞新值，默認叫做newValue；
didSet會傳遞舊值，默認叫做oldValue；
在初始化器中設置屬性值不會觸發willSet和didSet。同樣在屬性定義時設置初始值也不會觸發。

二、延遲存儲屬性（Lazy Stored Property）

使用lazy可以定義一個延遲存儲屬性，在第一次用到屬性的時候才會進行初始化。

特點：

lazy屬性必須是var，不能是let(let必須在實例的初始化方法完成之前就擁有值)；
如果多條執行緒同時第一次訪問lazy屬性，無法保證屬性只被初始化1次（非執行緒安全）。

示例程式碼：

class Car {
    init() {
        print("Car init")
    }
    func run() {
        print("car run")
    }
}

class Person {
    lazy var car = Car()
    init() {
        print("Person init")
    }
    func goOut() {
        print("Person goOut")
        car.run()
    }
}
var p = Person()
// 輸出：Person init
p.goOut()
/*
 輸出：
 Person goOut
 Car init
 car run
 */

分析： 如果Person中的存儲屬性car沒有lazy修飾，在創建Person對象p的時候就會調用存儲屬性car的初始化方法。添加lazy修飾後，只會在第一次使用car屬性(對象)時進行初始化。

注意點： 當結構體包含一個延遲存儲屬性時，只有var才能訪問延遲存儲屬性。因為延遲屬性初始化時需要改變結構體的記憶體，而結構體如果使用let修飾後就不能修改所在記憶體。

三、類型屬性（Type Property）

嚴格來說，屬性可以分為：

實例屬性（Instance Property）：只能通過實例去訪問
- 存儲實例屬性（Stored Instance Property）：存儲在實例的記憶體中，每個實例都有1份；
- 計算實例屬性（Computed Instance Property）
類型屬性（Type Property）：只能通過類型去訪問
- 存儲類型屬性（Stored Type Property）：整個程式運行過程中，就只有1份記憶體（類似於全局變數）
- 計算實例屬性（Computed Type Property）

可以通過static定義類型屬性。如果是類，也可以用關鍵字class。

示例程式碼：

struct Shape {
    var width: Int
    static var count: Int = 30
}
var s = Shape(width: 10)
s.width = 20
print("before count:\(Shape.count)") // 輸出：before count:30
Shape.count = 40
print("after count:\(Shape.count)") // 輸出：after count:40

3.1. 類型屬性細節

不同於存儲實例屬性，存儲類型屬性必須進行初始化，否則報錯（因為類型沒有像實例那樣的init初始化器來初始化存儲屬性）：
存儲類型屬性默認就是lazy，會在第一次使用的時候才初始化，就算被多個執行緒同時訪問，保證只會初始化一次（執行緒安全）。
存儲類型屬性可以是let。
枚舉類型也可以定義類型屬性（存儲類型屬性，計算類型屬性）。

3.2. 單例模式

使用類型屬性可以創建單例模式。
示例程式碼：

class FileManager {
    public static let shared = FileHandle()
    private init() {}
}
var f1 = FileManager.shared;

把初始化器設為private，這樣就無法讓外界使用init創建實例。把類型屬性設為public，在其他文件中也可以訪問，存儲類型屬性再用let修飾，這樣就能保證實例只能指向一塊固定記憶體。

3.2. 類型存儲屬性的本質

第一步：示例程式碼

第二步：查看全局變數記憶體地址

分析：
num1記憶體地址：0x1000013f1 + 0x5df7 = 0x1000071E8；
num2記憶體地址：0x1000013fc + 0x5df4 = 0x1000071F0；
num3記憶體地址：0x100001407 + 0x5df1 = 0x1000071F8。

結論：
num1,num2,num3三個變數的記憶體地址是連續的。

第三步：查看類型存儲屬性地址