Swift之属性

本文首发于我的个人博客

前言

前面了解了 Swift之类Swift之结构体

这篇文章分享一下Swift中的属性

Swift中跟实例相关的属性可以分为2大类

存储属性(Stored Property)

  • 类似于成员变量这个概念
  • 存储在实例的内存中
  • 结构体、类可以定义存储属性
  • 枚举不可以定义存储属性
    • 关于枚举不可以定义存储属性,根据之前的Swift枚举一文可知,
      枚举中存储关联值或者keys,不存储属性的。

关于存储属性,Swift有个明确的规定

  • 在创建类 或 结构体的实例时,必须为所有的存储属性设置一个合适的初始值
    • 可以在初始化器里为存储属性设置一个初始值
    • 可以分配一个默认的属性值作为属性定义的一部分

关于这个规定,我们在Swift之结构体 一文中已经说过了,这里稍微提一下,比如下面代码,x和y都是存储属性,当初始化的时候,如果没值,编译器会直接报错。

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

var p1 = Point(x: 10, y: 20)
var p2 = Point(y: 20) //报错 Missing argument for parameter 'x' in call
var p3 = Point(x: 10) //报错 Missing argument for parameter 'y' in call
var p4 = Point() //报错 Missing argument for parameter 'x' in call

计算属性(Computed Property)

  • 本质就是方法(函数)
  • 不占用实例的内存
  • 枚举、结构体、类都可以定义计算属性
  • set传入的新值默认叫做newValue,也可以自定义

如下面结构体Circle包括了存储属性radius和计算属性diameter

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truct Circle {
// 存储属性
var radius: Double
// 计算属性
var diameter: Double {
set {
radius = newValue / 2
}
get {
return radius * 2
}
}
}

var circle = Circle(radius: 5)
print(circle.radius) // 5.0
print(circle.diameter) // 10.0
circle.diameter = 12
print(circle.radius) // 6.0
print(circle.diameter) // 12.0
  • 只读计算属性:只有get,没有set
    如下
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struct Circle {
var radius: Double
var diameter: Double {
get {
radius * 2
}
}
}

只读计算属性可以简写,例如上面的代码可以如下表示

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struct Circle {
var radius: Double
var diameter: Double { radius * 2 }
}

计算属性不占用实例的内存

关于不占用实例的内存,可以如下代码证明

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struct Circle {
// 存储属性
var radius: Double
// 计算属性
var diameter: Double {
set {
radius = newValue / 2
}
get {
return radius * 2
}
}
}
print("Double占用字节", MemoryLayout<Double>.stride)
print("Circle占用字节",MemoryLayout<Circle>.stride) // 8

输出为

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Double占用字节 8
Circle占用字节 8

也就是说Circle占用的仅仅是其存储属性radius所占用的内存。和计算属性无关的,读者也可以多写几个计算属性,自行验证。

汇编分析存储属性和计算属性的区别

代码如下

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struct Circle {
// 存储属性
var radius: Int
// 计算属性
var diameter: Int {
set {
radius = newValue / 2
}
get {
return radius * 2
}
}
}

var circle = Circle(radius: 9)
circle.radius = 5
circle.diameter = 8 //这里打断点

  • 5存储到了全局变量0x3e96(%rip),全局变量只有circle,所以也就是说存储属性的值,被直接放在了结构体的内存中。

  • 8赋值给寄存器%r8d,又给寄存器%edi,作为参数调用函数0x100001ae0的时候传入,而函数0x100001ae0就是testSwift.Circle.diameter.setter这就是存储属性和计算属性的区别

枚举rawValue的原理

Swift枚举一文中,我们说过枚举原始值是不占用内存的。

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enum Season: Int{
case test1 = 1, test2, test3, test4

}

var s = Season.test2
print(s.rawValue) //输出2

上面代码输出为2。
这些原始值 test1 = 1, test2, test3, test4,系统内部完全可以写成只读计算属性

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enum Season: Int{
case test1 = 1, test2, test3, test4

var rawValue : Int {
switch self {
case .test1:
return 11
case .test2:
return 12
case .test3:
return 13
case .test4:
return 14

}
}
}

var s = Season.test2
print(s.rawValue) //输出12

上面代码输出为12,这样就完成了获取枚举的原始值的时候,直接获取的是只读计算属性。光看结果是不够令人信服的,那就看汇编

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enum Season: Int{
case test1 = 1, test2, test3, test4

}

var s = Season.test2
print(s.rawValue) //这里打断点

上述代码在最后一行打断点

可以看到,确实调用了rawValue.getter

所以汇编才是看出本质的神器。

延迟存储属性(Lazy Stored Property)

使用lazy可以定义一个延迟存储属性,在第一次用到属性的时候才会进行初始化

  • lazy属性必须是var,不能是let
    • let必须在实例的初始化方法完成之前就拥有值
  • 如果多条线程同时第一次访问lazy属性
    • 无法保证属性只被初始化1次

eg:有类 Car和类Person ,car作为Person的延迟存储属性,那么当使用car的是,才会调用car的初始化方法。

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class Car {
init() {
print("Car init!")
}
func run() {
print("Car is running!")
}
}
class Person {
lazy var car = Car()
init() {
print("Person init!")
}
func goOut() {
car.run()
}
}
let p = Person()
print("--------")
p.goOut()

输出为

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Person init!
--------
Car init!
Car is running!

注意点

  • 当结构体包含一个延迟存储属性时,只有var才能访问延迟存储属性
    • 因为延迟属性初始化时需要改变结构体的内存

属性观察器

  • 可以为非lazy的var存储属性设置属性观察器
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struct Circle {
var radius: Double {
willSet {
print("willSet", newValue)
}
didSet {
print("didSet", oldValue, radius)
}
}
init() {
self.radius = 1.0
print("Circle init!")
}
}

var circle = Circle()// 输出 Circle init!

circle.radius = 10.5
// 输出 willSet 10.5
// didSet 1.0 10.5

print(circle.radius) //输出 10.5

注意点

  • willSet会传递新值,默认叫newValue
  • didSet会传递旧值,默认叫oldValue
  • 在初始化器中设置属性值不会触发willSet和didSet
  • 在属性定义时设置初始值也不会触发willSet和didSet

全局变量、局部变量

  • 属性观察器、计算属性的功能,同样可以应用在全局变量、局部变量身上

eg:

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var num: Int {
get {
return 10
}
set {
print("setNum", newValue)
}
}

num = 11 // setNum 11
print(num) // 10



func test() {
var age = 10 {
willSet {
print("willSet", newValue)
}
didSet {
print("didSet", oldValue, age)
}
}
age = 11
// willSet 11
// didSet 10 11
}

test()

类型属性(Type Property)

类型属性分类

  1. 实例属性(Instance Property):只能通过实例去访问
    • 存储实例属性(Stored Instance Property):存储在实例的内存中,每个实例都有1份
    • 计算实例属性(Computed Instance Property)
  2. 类型属性(Type Property):只能通过类型去访问
    • 存储类型属性(Stored Type Property):整个程序运行过程中,就只有1份内存(类似于全局变量)
    • 计算类型属性(Computed Type Property)
  3. 可以通过static定义类型属性
    • 如果是类,也可以用关键字class

eg:

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struct Car {
static var count: Int = 0
init() {
Car.count += 1
}
}
let c1 = Car()
let c2 = Car()
let c3 = Car()
print(Car.count) // 输出3

类型属性细节

  1. 不同于存储实例属性,你必须给存储类型属性设定初始值
    • 因为类型没有像实例那样的init初始化器来初始化存储属性
  2. 存储类型属性默认就是lazy,会在第一次使用的时候才初始化
    • 就算被多个线程同时访问,保证只会初始化一次
    • 存储类型属性可以是let
  3. 枚举类型也可以定义类型属性(存储类型属性、计算类型属性)

单例模式

关于单例模式,可以参考我的另一篇文章iOS设计模式之(三)单例模式

不同语言的单例模式,都是类似的,这里给出Swift版本单例的实现。

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import Foundation

public class FileManager {
//单例模式
public static let shared = FileManager()
private init() { }
}

// 如果单例里面代码过多,可以写成如下
public class FileManager {
public static let shared = {
// ....
// ....
return FileManager()
}()
private init() { }
}

汇编分析 static

下面的代码

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import Foundation

public class YZPerson {
static var count = 3 //这里打断点
}

YZPerson.count = 6

如下图所示,可以看出,会调用 swift_once函数,来到这个调用位置,si汇编调试指令,一直跟进去

最终会来到这里,调用dispatch_once_f

也就是说static内部封装了dispatch_once_dispatch_once_能保证线程安全的,只能被初始化一次,所以单例的时候可以用static 关于 dispatch_once的分析,可以看这篇文章iOS设计模式之(三)单例模式

  • 同样的,我们可以从代码角度,汇编角度分别证明 static 修饰的变量,属于全局变量。读者有兴趣自己证明。这里不再赘述。

参考资料:

Swift官方源码

从入门到精通Swift编程

iOS设计模式之(三)单例模式

------ 本文结束感谢您的阅读 ------