Swift Tour Learn (七) -- Swift 语法

本章将会介绍

下标语法
下标用法
下标选项
定义一个基类
子类生成
重写
防止重写

下标

下标可以定义在类、结构体和枚举中，是访问集合，列表或序列中元素的快捷方式。可以使用下标的索引，设置和获取值，而不需要再调用对应的存取方法。举例来说，用下标访问一个Array实例中的元素可以写作someArray[index]，访问Dictionary实例中的元素可以写作someDictionary[key]。

一个类型可以定义多个下标，通过不同索引类型进行重载。下标不限于一维，你可以定义具有多个入参的下标满足自定义类型的需求。

1.下标语法

下标允许你通过在实例名称后面的方括号中传入一个或者多个索引值来对实例进行存取。语法类似于实例方法语法和计算型属性语法的混合。与定义实例方法类似，定义下标使用subscript关键字，指定一个或多个输入参数和返回类型；与实例方法不同的是，下标可以设定为读写或只读。这种行为由 getter 和 setter 实现，有点类似计算型属性：

subscript(index: Int) -> Int {
    get {
      // 返回一个适当的 Int 类型的值
    }

    set(newValue) {
      // 执行适当的赋值操作
    }
}

newValue的类型和下标的返回类型相同。如同计算型属性，可以不指定 setter 的参数（newValue）。如果不指定参数，setter 会提供一个名为newValue的默认参数。

如同只读计算型属性，可以省略只读下标的get关键字：

subscript(index: Int) -> Int {
    // 返回一个适当的 Int 类型的值
}

下面代码演示了只读下标的实现，这里定义了一个TimesTable结构体，用来表示传入整数的乘法表：

struct TimesTable {
    let multiplier: Int
    subscript(index: Int) -> Int {
        return multiplier * index
    }
}
let threeTimesTable = TimesTable(multiplier: 3)
print("six times three is \(threeTimesTable[6])")
// 打印 "six times three is 18"

在上例中，创建了一个TimesTable实例，用来表示整数3的乘法表。数值3被传递给结构体的构造函数，作为实例成员multiplier的值。

你可以通过下标访问threeTimesTable实例，例如上面演示的threeTimesTable[6]。这条语句查询了3的乘法表中的第六个元素，返回3的6倍即18。

注意
TimesTable例子基于一个固定的数学公式，对threeTimesTable[someIndex]进行赋值操作并不合适，因此下标定义为只读的。

2.下标用法

下标的确切含义取决于使用场景。下标通常作为访问集合，列表或序列中元素的快捷方式。你可以针对自己特定的类或结构体的功能来自由地以最恰当的方式实现下标。

例如，Swift 的Dictionary类型实现下标用于对其实例中储存的值进行存取操作。为字典设值时，在下标中使用和字典的键类型相同的键，并把一个和字典的值类型相同的值赋给这个下标：

var numberOfLegs = ["spider": 8, "ant": 6, "cat": 4]
numberOfLegs["bird"] = 2

上例定义一个名为numberOfLegs的变量，并用一个包含三对键值的字典字面量初始化它。numberOfLegs字典的类型被推断为[String: Int]。字典创建完成后，该例子通过下标将String类型的键bird和Int类型的值2添加到字典中。

注意
Swift 的Dictionary类型的下标接受并返回可选类型的值。上例中的numberOfLegs字典通过下标返回的是一个Int?或者说“可选的int”。Dictionary类型之所以如此实现下标，是因为不是每个键都有个对应的值，同时这也提供了一种通过键删除对应值的方式，只需将键对应的值赋值为nil即可。

3.下标选项

下标可以接受任意数量的入参，并且这些入参可以是任意类型。下标的返回值也可以是任意类型。下标可以使用变量参数和可变参数，但不能使用输入输出参数，也不能给参数设置默认值。

一个类或结构体可以根据自身需要提供多个下标实现，使用下标时将通过入参的数量和类型进行区分，自动匹配合适的下标，这就是下标的重载。

虽然接受单一入参的下标是最常见的，但也可以根据情况定义接受多个入参的下标。例如下例定义了一个Matrix结构体，用于表示一个Double类型的二维矩阵。Matrix结构体的下标接受两个整型参数：

struct Matrix {
    let rows: Int, columns: Int
    var grid: [Double]
    init(rows: Int, columns: Int) {
        self.rows = rows
        self.columns = columns
        grid = Array(repeatElement(0.0, count: rows * columns))
    }
    func indexIsValidForRow(row: Int, column: Int) -> Bool {
        return row >= 0 && row < rows && column >= 0 && column < columns
    }
    subscript(row: Int, column: Int) -> Double {
        get {
            assert(indexIsValidForRow(row, column: column), "Index out of range")
            return grid[(row * columns) + column]
        }
        set {
            assert(indexIsValidForRow(row, column: column), "Index out of range")
            grid[(row * columns) + column] = newValue
        }
    }
}

Matrix提供了一个接受两个入参的构造方法，入参分别是rows和columns，创建了一个足够容纳rows * columns个Double类型的值的数组。通过传入数组长度和初始值0.0到数组的构造器，将矩阵中每个位置的值初始化为0.0。

你可以通过传入合适的row和column的数量来构造一个新的Matrix实例：

var matrix = Matrix(rows: 2, columns: 2)

上例中创建了一个Matrix实例来表示两行两列的矩阵。该Matrix实例的grid数组按照从左上到右下的阅读顺序将矩阵扁平化存储：

将row和column的值传入下标来为矩阵设值，下标的入参使用逗号分隔：

matrix[0, 1] = 1.5
matrix[1, 0] = 3.2

上面两条语句分别调用下标的 setter 将矩阵右上角位置（即row为0、column为1的位置）的值设置为1.5，将矩阵左下角位置（即row为1、column为0的位置）的值设置为3.2：

Matrix下标的 getter 和 setter 中都含有断言，用来检查下标入参row和column的值是否有效。为了方便进行断言，Matrix包含了一个名为indexIsValidForRow(_:column:)的便利方法，用来检查入参row和column的值是否在矩阵范围内，断言在下标越界时触发：

let someValue = matrix[2, 2]
// 断言将会触发，因为 [2, 2] 已经超过了 matrix 的范围

4.下标总结

下标

// 下标语法
struct TimesTable {
    let multiplier: Int
    subscript(index: Int) -> Int {
        return multiplier * index
    }
}
let threeTimesTable = TimesTable(multiplier: 3)
print("\(threeTimesTable[6])")


struct Matrix {
    let rows: Int, columns: Int
    var grid: [Double]

    init(rows: Int, columns: Int) {
        self.rows = rows
        self.columns = columns
        grid = Array(repeatElement(0.0, count: rows * columns))
    }

    func indexIsValidForRow(row: Int, column: Int) -> Bool {
        return row >= 0 && row < rows && column >= 0 && column < columns
    }

    subscript(row: Int, column: Int) -> Double {
        get {
            assert(indexIsValidForRow(row: row, column: column), "Index out of range")
            return grid[(row * columns) + column]
        }
        set {
            assert(indexIsValidForRow(row: row, column: column), "Index out of range")
            grid[(row * columns) + column] = newValue
        }
    }
}

var matrix = Matrix(rows: 2, columns: 2)
print(matrix.grid)
matrix[0, 1] = 1.5
matrix[0, 0] = 1.0
print(matrix.grid)

// matrix[2, 2] = 19

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继承

一个类可以继承另一个类的方法，属性和其它特性。当一个类继承其它类时，继承类叫子类，被继承类叫超类（或父类）。在 Swift 中，继承是区分「类」与其它类型的一个基本特征。

在 Swift 中，类可以调用和访问超类的方法，属性和下标，并且可以重写这些方法，属性和下标来优化或修改它们的行为。Swift 会检查你的重写定义在超类中是否有匹配的定义，以此确保你的重写行为是正确的。

可以为类中继承来的属性添加属性观察器，这样一来，当属性值改变时，类就会被通知到。可以为任何属性添加属性观察器，无论它原本被定义为存储型属性还是计算型属性。

1.定义一个基类

不继承于其它类的类，称之为基类。

注意
Swift 中的类并不是从一个通用的基类继承而来。如果你不为你定义的类指定一个超类的话，这个类就自动成为基类。

下面的例子定义了一个叫Vehicle的基类。这个基类声明了一个名为currentSpeed，默认值是0.0的存储属性（属性类型推断为Double）。currentSpeed属性的值被一个String类型的只读计算型属性description使用，用来创建车辆的描述。

Vehicle基类也定义了一个名为makeNoise的方法。这个方法实际上不为Vehicle实例做任何事，但之后将会被Vehicle的子类定制：

class Vehicle {
    var currentSpeed = 0.0
    var description: String {
        return "traveling at \(currentSpeed) miles per hour"
    }
    func makeNoise() {
        // 什么也不做-因为车辆不一定会有噪音
    }
}

您可以用初始化语法创建一个Vehicle的新实例，即类名后面跟一个空括号：

let someVehicle = Vehicle()

现在已经创建了一个Vehicle的新实例，你可以访问它的description属性来打印车辆的当前速度：

print("Vehicle: \(someVehicle.description)")
// 打印 "Vehicle: traveling at 0.0 miles per hour"

Vehicle类定义了一个通用特性的车辆类，实际上没什么用处。为了让它变得更加有用，需要完善它从而能够描述一个更加具体类型的车辆。

2.子类生成

子类生成指的是在一个已有类的基础上创建一个新的类。子类继承超类的特性，并且可以进一步完善。你还可以为子类添加新的特性。

为了指明某个类的超类，将超类名写在子类名的后面，用冒号分隔：

class SomeClass: SomeSuperclass {
    // 这里是子类的定义
}

下一个例子，定义一个叫Bicycle的子类，继承成父类Vehicle：

class Bicycle: Vehicle {
    var hasBasket = false
}

新的Bicycle类自动获得Vehicle类的所有特性，比如currentSpeed和description属性，还有它的makeNoise()方法。

除了它所继承的特性，Bicycle类还定义了一个默认值为false的存储型属性hasBasket（属性推断为Bool）。

默认情况下，你创建任何新的Bicycle实例将不会有一个篮子（即hasBasket属性默认为false），创建该实例之后，你可以为特定的Bicycle实例设置hasBasket属性为ture：

let bicycle = Bicycle()
bicycle.hasBasket = true

你还可以修改Bicycle实例所继承的currentSpeed属性，和查询实例所继承的description属性：

bicycle.currentSpeed = 15.0
print("Bicycle: \(bicycle.description)")
// 打印 "Bicycle: traveling at 15.0 miles per hour"

子类还可以继续被其它类继承，下面的示例为Bicycle创建了一个名为Tandem（双人自行车）的子类：

class Tandem: Bicycle {
    var currentNumberOfPassengers = 0
}

Tandem从Bicycle继承了所有的属性与方法，这又使它同时继承了Vehicle的所有属性与方法。Tandem也增加了一个新的叫做currentNumberOfPassengers的存储型属性，默认值为0。

如果你创建了一个Tandem的实例，你可以使用它所有的新属性和继承的属性，还能查询从Vehicle继承来的只读属性description：

let tandem = Tandem()
tandem.hasBasket = true
tandem.currentNumberOfPassengers = 2
tandem.currentSpeed = 22.0
print("Tandem: \(tandem.description)")
// 打印："Tandem: traveling at 22.0 miles per hour"

3.重写

子类可以为继承来的实例方法，类方法，实例属性，或下标提供自己定制的实现。我们把这种行为叫重写。

如果要重写某个特性，你需要在重写定义的前面加上override关键字。这么做，你就表明了你是想提供一个重写版本，而非错误地提供了一个相同的定义。意外的重写行为可能会导致不可预知的错误，任何缺少override关键字的重写都会在编译时被诊断为错误。

override关键字会提醒 Swift 编译器去检查该类的超类（或其中一个父类）是否有匹配重写版本的声明。这个检查可以确保你的重写定义是正确的。

访问超类的方法，属性及下标

当你在子类中重写超类的方法，属性或下标时，有时在你的重写版本中使用已经存在的超类实现会大有裨益。比如，你可以完善已有实现的行为，或在一个继承来的变量中存储一个修改过的值。

在合适的地方，你可以通过使用super前缀来访问超类版本的方法，属性或下标：

• 在方法someMethod()的重写实现中，可以通过super.someMethod()来调用超类版本的someMethod()方法。
• 在属性someProperty的 getter 或 setter 的重写实现中，可以通过super.someProperty来访问超类版本的someProperty属性。
• 在下标的重写实现中，可以通过super[someIndex]来访问超类版本中的相同下标。

重写方法

在子类中，你可以重写继承来的实例方法或类方法，提供一个定制或替代的方法实现。下面的例子定义了Vehicle的一个新的子类，叫Train，它重写了从Vehicle类继承来的makeNoise()方法：

class Train: Vehicle {
    override func makeNoise() {
        print("Choo Choo")
    }
}

如果你创建一个Train的新实例，并调用了它的makeNoise()方法，你就会发现Train版本的方法被调用：

let train = Train()
train.makeNoise()
// 打印 "Choo Choo"

重写属性

你可以重写继承来的实例属性或类型属性，提供自己定制的 getter 和 setter，或添加属性观察器使重写的属性可以观察属性值什么时候发生改变

• 重写属性的 Getters 和 Setters

你可以提供定制的 getter（或 setter）来重写任意继承来的属性，无论继承来的属性是存储型的还是计算型的属性。子类并不知道继承来的属性是存储型的还是计算型的，它只知道继承来的属性会有一个名字和类型。你在重写一个属性时，必需将它的名字和类型都写出来。这样才能使编译器去检查你重写的属性是与超类中同名同类型的属性相匹配的。

你可以将一个继承来的只读属性重写为一个读写属性，只需要在重写版本的属性里提供 getter 和 setter 即可。但是，你不可以将一个继承来的读写属性重写为一个只读属性。

注意
如果你在重写属性中提供了 setter，那么你也一定要提供 getter。如果你不想在重写版本中的 getter 里修改继承来的属性值，你可以直接通过super.someProperty来返回继承来的值，其中someProperty是你要重写的属性的名字。

以下的例子定义了一个新类，叫Car，它是Vehicle的子类。这个类引入了一个新的存储型属性叫做gear，默认值为整数1。Car类重写了继承自Vehicle的description属性，提供包含当前档位的自定义描述：

class Car: Vehicle {
    var gear = 1
    override var description: String {
        return super.description + " in gear \(gear)"
    }
}

重写的description属性首先要调用super.description返回Vehicle类的description属性。之后，Car类版本的description在末尾增加了一些额外的文本来提供关于当前档位的信息。

如果你创建了Car的实例并且设置了它的gear和currentSpeed属性，你可以看到它的description返回了Car中的自定义描述：

let car = Car()
car.currentSpeed = 25.0
car.gear = 3
print("Car: \(car.description)")
// 打印 "Car: traveling at 25.0 miles per hour in gear 3"

• 重写属性观察器

你可以通过重写属性为一个继承来的属性添加属性观察器。这样一来，当继承来的属性值发生改变时，你就会被通知到，无论那个属性原本是如何实现的。

注意
你不可以为继承来的常量存储型属性或继承来的只读计算型属性添加属性观察器。这些属性的值是不可以被设置的，所以，为它们提供willSet或didSet实现是不恰当。
此外还要注意，你不可以同时提供重写的 setter 和重写的属性观察器。如果你想观察属性值的变化，并且你已经为那个属性提供了定制的 setter，那么你在 setter 中就可以观察到任何值变化了。

下面的例子定义了一个新类叫AutomaticCar，它是Car的子类。AutomaticCar表示自动挡汽车，它可以根据当前的速度自动选择合适的挡位:

class AutomaticCar: Car {
    override var currentSpeed: Double {
        didSet {
            gear = Int(currentSpeed / 10.0) + 1
        }
    }
}

当你设置AutomaticCar的currentSpeed属性，属性的didSet观察器就会自动地设置gear属性，为新的速度选择一个合适的挡位。具体来说就是，属性观察器将新的速度值除以10，然后向下取得最接近的整数值，最后加1来得到档位gear的值。例如，速度为35.0时，挡位为4：

let automatic = AutomaticCar()
automatic.currentSpeed = 35.0
print("AutomaticCar: \(automatic.description)")
// 打印 "AutomaticCar: traveling at 35.0 miles per hour in gear 4"

4.防止重写

你可以通过把方法，属性或下标标记为final来防止它们被重写，只需要在声明关键字前加上final修饰符即可（例如：final var，final func，final class func，以及final subscript）。

如果你重写了带有final标记的方法，属性或下标，在编译时会报错。在类扩展中的方法，属性或下标也可以在扩展的定义里标记为 final 的。

你可以通过在关键字class前添加final修饰符（final class）来将整个类标记为 final 的。这样的类是不可被继承的，试图继承这样的类会导致编译报错。

5.继承总结

继承

// 定义一个基类
class Vechicle {
    var currentSpeed = 0.0
    var description: String {
        return "traveling at \(currentSpeed) miles per hour"
    }

    func makeNoise() {
        // 什么也不做，有的车辆不一定会有噪音
    }
}

// 初始化语法创建实例
let someVechicle = Vechicle()
print(someVechicle.description)

// 子类生成
class Bicycle: Vechicle {
    var hasBasket = false
}
let bicycle = Bicycle()
bicycle.hasBasket = true
bicycle.currentSpeed = 15.0
print(bicycle.description)

class Tandem: Bicycle {
    var currentNumberOfPassengers = 0
}
let tandem = Tandem()
tandem.hasBasket = true
tandem.currentNumberOfPassengers = 2
tandem.currentSpeed = 22.0
print(tandem.description)

// 重写方法
class Train: Vechicle {
    override func makeNoise() {
        print("Choo Choo")
    }
}
let train = Train()
train.makeNoise()

// 重写属性
class Car: Vechicle {
    var gear = 1
    override var description: String {
        return super.description + " in gear \(gear)"
    }
}
let car = Car()
car.currentSpeed = 25.0
car.gear = 3
print(car.description)

// 重写属性观察器
class AutomaticCar: Car {
    override var currentSpeed: Double {
        didSet {
            gear = Int((currentSpeed / 10.0) + 1)
        }
    }
}
let automatic = AutomaticCar()
automatic.currentSpeed = 35.0
print(automatic.gear)