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在实际编程中，很多时候，我们都需要使用比Int，String这类简单类型更复杂的类型，例如，需要两个Double表达的2D坐标位置；需要两个String表达的人的姓和名等等。因此，如果我们的程序里真的可以使用叫做location或name的类型，程序的可读性就会提高很多。于是，Swift允许我们根据实际的需要，定义自己的类型系统。并把这种自定义的类型，叫做named types。
根据实际的应用场景，Swift提供了4种不同的named types：struct，class，enum和protocol。首先，我们来看表达值类型（value type）的struct。
如何来理解这个value type呢？在前面我们也提到过，有时，我们需要把没有任何意义的Double，近一步抽象成一个点坐标的location。而无论是Double还是location，它们所表达的，都是“某种值”这样的概念，而这，就是值类型的含义。
定义一个struct
先来看一个例子，我们要计算平面坐标里某个点距点A的距离是否小于200，算起来很简单，勾股定理就搞定了：
let centerX = 100.0
let centerY = 100.0
let distance = 200.0
func inRange(x: Double, y: Double) -> Bool {
// sqrt(n) pow(x, n)
let distX = x - centerX
let distY = y - centerY
let dist =
sqrt(pow(distX, 2) + pow(distY, 2))
return dist < distance
}
其中sqrt(n)用来计算n的平方根，pow(x, n)用来计算x的n次方，它们都是Swift提供的库函数。定义好inRange之后，我们就可以像：
inRange(100, y: 500)
inRange(300, y: 800)
来调用inRange。但是这样有一个不足，当我们需要比较很多个点和Center的距离的时候，这些数字并不能明确告诉我们它们代表的位置的意义，甚至我们都无法知道它们代表一个数字。如果我们可以像这样来比较位置：
inRange(location1)
inRange(myHome)
相比数字，它们看上去就会直观的多，而这，就是我们需要自定义struct类型最直接的原因。
初始化struct
我们可以像这样定义一个struct类型：
struct StructName {/* struct memberes*/}
struct Location {
let x: Double
var y: Double
}
在我们的例子里，struct members就是两个Double来表示一个位置的xy坐标。定义好struct类型之后，我们就可以像这样定义location变量并访问和修改location members：
var pointA = Location(x: 100, y: 200)
pointA.x
pointA.y
pointA.y = 500
有了这些内容之后，我们就可以修改之前的inRange函数了，让它接受一个Location类型的参数：
func inPointRange(point: Location) -> Bool {
// sqrt(n) pow(x, n)
let distX = point.x - centerX
let distY = point.y - centerY
let dist = sqrt(pow(distX, 2) + pow(distY, 2))
return dist < distance
}
然后，我们用来比较位置的代码，就易懂多了：
inPointRange(pointA)
Struct initializer
除了使用：
var pointA = Location(x: 100, y: 200)
这样的方式初始化Location之外，我们几乎可以使用任意一种我们“希望”的方式，例如：
var pointA = Location("100,200")
为了实现这个功能，我们需要给Location添加自定义的initializer：
struct Location {
let x: Double
var y: Double
// Initializer
init(stringPoint: String) {
// "100,200"
let xy = stringPoint.characters.split(",")
x = atof(String(xy.first!))
y = atof(String(xy.last!))
}
}
这样，我们就可以使用特定格式的字符串，初始化Location了。但是，这时，我们会看到编译器告诉我们之前pointA的定义发生了一个错误：
这是由于struct initializer创建规则导致的。
Initialization rules
Memberwise initializer
对于我们一开始的Location定义：
struct Location {
let x: Double
var y: Double
}
它没有自定义任何init方法，Swift就会自动创建一个struct memberwise initializer。因此，我们可以逐个成员的去定义一个Location。
var pointA = Location(x: 100, y: 200)
“Memberwise只是默认为我们提供了一个按成员初始化的方法，它并不会自动为成员设置默认值。”
特别提示
在我们自定义了init方法之后，Swift就不会自动为我们创建memberwise initializer了，这也就是编译器会报错的原因，不过我们可以手工打造一个：
struct Location {
let x: Double
var y: Double
// Initializer
init(x: Double, y: Double) {
self.x = x;
self.y = y;
}
init(stringPoint: String) {
// "100,200"
let xy = stringPoint.characters.split(",")
x = atof(String(xy.first!))
y = atof(String(xy.last!))
}
}
我们手工打造的memberwise版本和String大同小异。只是，由于我们在init的参数中，使用了和member同样的名字，在init的实现中，我们使用了关键字self来表示要创建的struct本身，来帮助编译器区分member x和参数x，这和之前我们用pointA.x的道理是一样的。
这里，有一个小细节。之前我们讲函数的时候，说过函数的第一个参数是省略outername的，但是在init里，第一个参数的outername是不会省略的，我们必须指定每一个参数的outername。
Member default values
如果我们希望给structmember设置一个默认值，而不用每次创建的时候去指定它们，我们可以像下面这样：
struct Location {
let x = 100.0
var y = 100.0
}
在这里，如果我们可以明确给成员设置默认值，就可以省掉type annotation的部分了，type inference会正确的推导成员的类型。
Default initializer
如果我们为struct的每一个成员都设置了默认值，并且，我们没有自定义init方法，Swift就会自动为我们生成一个default initializer。有了它，我们就可以这样创建Location了：
let center = Location()
“如果，我们没有为每一个member设置默认值而直接使用default initializer，编译器会报错。”
特别提示
和memberwise initializer一样，如果我们自定义了init方法，那么这个默认的initializer就不存在了。但是，我们同样可以手工打造一个：
struct Location {
let x = 100.0
var y = 100.0
// Default initializer
init() {}
// Initializer
init(x: Double, y: Double) {
self.x = x;
self.y = y;
}
init(stringPoint: String) {
// "100,200"
let xy = stringPoint.characters.split(",")
x = atof(String(xy.first!))
y = atof(String(xy.last!))
}
}
Default initializer最简单，看上去，就像一个什么都不做的方法一样。
Methods in struct
假设我们希望让Location水平移动一段距离，我们可以这样定义一个函数：
var pointA = Location(x: 100, y: 200)
func moveHorizental(dist: Double, inout point: Location) {
point.x = point.x + dist
}
moveHorizental(10.0, point: PointA)
尽管达成了目的，但这样做有很多问题。首先，x是一个Location内部的成员，这个代表水平坐标的名字无需被Location的使用者关心；其次，移动坐标点本身就是一个只和Location自身计算有关的行为，我们应该像下面这样来完成这个任务：
var pointA = Location(x: 100, y: 200)
pointA.moveHorizental(10.0)
这就是我们要为struct类型定义methods的原因，它让和类型相关的计算表现的更加自然。定义method很简单，和定义函数是类似的：
struct Location {
let x = 100.0
var y = 100.0
mutating func moveHorizental(dist: Double) {
self.x = self.x + dist;
}
}
由于作为一个值类型，Swift默认不允许我们在method里修改成员的值，如果我们要修改它，需要在对应的方法前面使用mutating关键字。之后，我们就可以这样：
pointA.moveHorizental(10.0)
来水平移动pointA了。
Struct extension
如果我们使用的Location不是自己定义的，但是我们仍旧希望在自己的项目里扩展Location的操作，Swift也能帮我们达成，这个机制，叫做extension。例如，我们希望给Location添加垂直移动的方法：
extension Location {
mutating func moveVertical(dist: Double) {
self.y += dist
}
}
这里，同样我们要使用mutating。之后，在我们的项目里，就可以针对Location类型的变量，使用moveVertical方法了：
pointA.moveVertical(10.0)
接下来，我们再举一个更明显的例子，我们甚至可以扩展Swift的String类型，例如判断一个字符串中字符的个数是奇数还是偶数：
extension String {
func isEven() -> Bool {
return self.characters.count % 2 == 0 ? true : false
}
}
"An even string".isEven()
Struct is a value type
在一开始，我们就讲到struct是一个value type，它用来表达某种和“值”有关的概念。除了语义上的描述之外，value type还有一个特点，就是当它被拷贝的时候，会把“整个值"拷贝过去。
var pointA = Location(x: 100, y: 200)
var pointB = pointA
pointB.y = 500.0
pointA.y
从结果里，我们就能看到，所谓的“拷贝整个值”，就是指修改pointB完整复制了pointA的内容，而不是和A共享同一个内容。
Struct无处不在
其实，在Swift，我们已经使用了很多struct，甚至是哪些我们叫做“基础类型”的Int，String。在Playground里，如果我们按住Command键单击某个类型，例如：Double，就会看到，它是一个struct。
public struct Double {
public var value: Builtin.FPIEEE64
/// Create an instance initialized to zero.
public init()
public init(_bits v: Builtin.FPIEEE64)
/// Create an instance initialized to `value`.
public init(_ value: Double)
}
这和我们之前用过的诸如C、Objective-C是完全不同的。
作为Swift中的“named type”，从语法上来说，class和struct有很多相似的地方，例如：
struct PointValue {
var x: Int
var y: Int
init(x: Int, y: Int) {
self.x = x
self.y = y
}
}
class PointRef {
var x: Int
var y: Int
init(x: Int, y: Int) {
self.x = x
self.y = y
}
}
都可以用来自定义类型；
都可以有properties；
都可以有methods；
而实际上，作为一个reference type，class具有很多struct不具备的表达能力，这些能力，都源自于它们要表达的内容不同。class表达一个“对象”，而struct表达一个值。我们通过一个例子来简单的理解下这种区别。
Value Type vs Reference Type
第一个区别是：class类型没有默认的init方法。如果我们不指定它，Swift编译器会报错。
为什么要如此呢？因为，class并不简单表达一个“值”的概念。Swift要求我们明确通过init方法说明“打造”一个对象的过程。相反，struct表达一个自定义的“值”，在没有特别说明的情况下，一个值的初始化当然是把它的每一个member都按顺序初始化。
第二个区别是：class和struct对“常量”的理解是不同的。我们分别定义一个PointValue和PointRef的常量：
let p1 = PointVal(x: 0, y: 0)
let p2 = PointRef(x: 0, y: 0)
p1.x = 10
p2.x = 10
同样是常量，但是编译器会对p1.x = 10报错：
这是因为，p1作为一个值类型，常量的意义当然是：“它的值不能被改变”。但是p2作为一个引用类型，常量的意义则变成了，它不能再引用其他的PointRef对象。但是，它可以改变其引用的对象自身。
这就是引用类型代表的“对象”和值类型代表的“值本身”之间的区别，理解了这种区别，我们才能正确的理解struct和class的用法。
"相等的值"还是“相等的引用”？
如果我们定义下面两个变量：
let p2 = PointRef(x: 0, y: 0)
let p3 = PointRef(x: 0, y: 0)
尽管它们都表示同一个坐标点，但是它们相等么？针对引用类型，为了区分“同样的值”和“同样的对象”，Swift定义了Identity Operator：===和!==。
// Identity operator
if p2 === p3 {
print("They are the same object")
}
if p2 !== p3 {
print("They are not the same object")
}
它们分别用于比较两个引用类型是否引用相同的对象，返回的是一个Bool类型。
Method之于struct和class
看似都是在struct和class中定一个函数，但是method之于它们，也有着不同的含义。如果struct中的method要修改其成员，我们要明确把它定义为mutating：
struct PointVal {
var x: Int
var y: Int
mutating func moveX(x: Int) {
self.x += x
}
}
这是因为，在Swift看来一个PointVal的值，和我们在程序中使用的诸如：123这样的字面值是没有本质区别的，一个字面值理论上是不应该有修改其自身值的方法的。
“通常你需要修改一个struct的本意，是需要一个新的值。”
特别提示
但是类对象不同，它的数据成员对他来说，只是一个用于描述其特征的属性，我们当然可以为其定义修改的方法：
class PointRef {
var x: Int
var y: Int
init(x: Int, y: Int) {
self.x = x
self.y = y
}
func moveX(x: Int) {
self.x += x
}
}
赋值 Vs 复制
我们要讲到的struct和class的最后一个区别是：
var p1 = PointVal(x: 0, y: 0)
var p4 = p1
p4.x = 10
p1.x // p1.x still 0
var p2 = PointRef(x: 0, y: 0)
var p5 = p2
p2.x = 10
p5.x // p5.x = 10
值类型的变量赋值，会把变量的值完整的拷贝，因此修改p4.x不会影响p1.x；
引用类型的变量赋值，会复制一个指向相同对象的引用，因此修改p2.x会影响p5.x；
不再只是“值替身”的enum
很多时候，我们需要用一组特定的值，来表达一个公共的含义。例如用1，2，3， 4表示东、南、西、北：
let EAST = 1
let SOUTH = 2
let WEST = 3
let NORTH = 4
或者用一个字符串表示一年的月份：
let months = ["January", "February", "March", "April", "May", "June",
"July", "August", "September", "October", "November", "December"]
在上面这些例子里，无论是用数字表示方向，还是用字符串表示月份，它们都有一个共同的问题：我们让一个类型承载了本不属于他的语意。因此我们无法安全的避免“正确的类型，却是无意义的值”这样的问题。例如：数字5表示什么方向呢？Jan.可以用来表示一月么？还有JAN呢？因此，面对“把一组有相关意义的值定义成一个独立的类型”这样的任务，Swift为我们提供了一个叫做：enumeration的工具。
Enumeration并不是一个新生事物，几乎任何一种编程语言都有和enumeration类似的语法概念。但是Swift对enumeration做了诸多改进和增强，它已经不再是一个简单的“值的替身“。它可以有自己的属性、方法，还可以遵从protocol。
定义一个Enumeration
我们这样来来定义一个enum：
enum {
case value
case value
}
例如，我们可以把开始提到过的方向和月份定义成enum：
enum Direction {
case EAST
case SOUTH
case WEST
case NORTH
}
enum Month {
case January, Februray, March, April, May, June, July,
August, September, October, November, December
}
这样，我们就用enum定义了两个新的类型，用来表示“方向”和“月份”，它们是两个有限定值的类型。然后，我们可以像下面这样，使用它们代表的值：
let north = Direction.NORTH
let jan = Month.January
直观上看，使用enum比直接使用数字和字符串有很多“天生”的好处：一来我们可以借助Xcode的auto complete避免输入错误；二来，使用enum是类型安全的，需要使用方向和月份内容的时候，不会发生“类型正确，值却无意义的情况”。
理解Enumeration的“各种”value
在Swift里，enum的值，可以通过不同的方式表达出来。而不像Objective-C，只能通过一个整数来替代。
Enumeration case自身就是它的值
例如在上面的例子里，当我们当我们使用Direction.NORTH时，我们就已经在访问一个enum的值了，它的case就是它的值本身，我们无需特意给它找一个“值替身”来表示。另外，如果通过type inference可以推导出enum的类型，我们可以在读取值的时候，省掉enum的名字：
func direction(val: Direction) -> String {
switch val {
case .NORTH, .SOUTH:
return "up down"
case .EAST, .WEST:
return "left right"
}
}
这个例子里，有两个地方值得注意：
因为val的类型可以通过type inference推导出是Direction，因此，在case里，我们可以省略掉enum的名字；
对于一个enum来说，它全部的值就是它所有的case，因此在一个switch...case...里，只要列举了enum所有的case，它就被认为是exhausitive的，因此，我们可以没有default分支；
Raw values
和Objective-C不同，Swift的enum默认不会为它的case“绑定”一个整数值。如果你一定要这么做，你可以手工进行“绑定”。而这样“绑定”来的值，叫做raw values。
enum: Type {
case value
case value
}
enum Direction: Int {
case EAST
case SOUTH
case WEST
case NORTH
}
当我们这样定义Direction之后，Swift就会依次把EAST / SOUTH / WEST / NORTH“绑定”上0 ／ 1 ／ 2 ／ 3。我们也可以像下面这样给所有的case单独指定值：
enum Direction: Int {
case EAST = 2
case SOUTH = 4
case WEST = 6
case NORTH = 8
}
或者，我们可以给所有的case指定一个初始值：
enum Month: Int {
case January = 1, Februray, March, April, May, June, July,
August, September, October, November, December
}
这样，Swift就会自动为其他月份“绑定”对应的整数值了。如果我们要读取enum的raw value，可以访问case的rawProperty方法：
let north = Direction.NORTH.rawValue
let jan = Month.January.rawValue
或者，我们可以通过一个rawValue来生成一个enum的value值：
let north = Direction(rawValue: 4)
if let n = Direction(rawValue: 4) {
print("North!")
}
但是，不一定所有传入的值都是一个合法的rawValue。因此，Direction(rawValue:)是一个failable initializer，它返回的类型是一个Optional<Dierection>。
Associated values
Raw value的各种机制和方式，传统且易于理解。但是，这并不是给enum“绑定”值的唯一办法，在Swift里，我们甚至可以给每一个case“绑定”不同类型的值。我们管这样的值叫做associated values。
例如，我们定义一个表达HTTP action的enum：
enum HTTPAction {
case GET
case POST(String)
case PUT(Int, String)
}
我们在每一个需要有associated value的case后面放上和case对应的值的类型，就可以了。然后，我们可以这样来使用HTTPAction：
var action1 = HTTPAction.GET
var action2 = HTTPAction.POST("BOXUE")
switch action1 {
case .GET:
print("HTTP GET")
case let .POST(msg):
print("\(msg)")
case .DELETE(let id, let value):
print("\(id)=\(value)")
}
这个例子里，有两点是应该注意的：
不是每一个case必须有associated value，例如.GET就只有自己的enum value；
当我们想“提取”associated value的所有内容时，我们可以把let或var写在case后面，例如.POST的用法；
当我们想分别“提取associated value中的某些值时，我们可以把let或var写在associated value里面，例如.DELETE的用法；
Optional是一个enumeration
其实，有了associated value之后就不难想象，Swift中的Optional，是基于enum实现的了。可以把一个Optional理解为包含两个case的enum，一个是.None，表示空值；一个是.Some用来表示非空的值。下面这两种定义optional的方式是一样的：
var address: String? = nil
var address1: Optional<String> = nil
如果我们按住option然后点击Optional，就可以看到Xcode提示我们Optional是一个enum。
var address: Optional<String> = .Some("Beijing")
switch address {
case .None:
print("No address")
case let .Some(addr):
print("\(addr)")
}
而当address为.None时，它和nil是相等的：
address = .None
if address == nil {
print(".None is equal to nil")
}
自定义 properties
struct Location {
var x = 100.0
var y = 100.0
}
class PointRef {
var x: Int
var y: Int
}
enum Direction: Int {
case EAST = 2
case SOUTH = 4
case WEST = 6
case NORTH = 8
}
其中，我们已经在struct和class中使用了自定义类型的属性。实际上，除了像定义变量一样的使用属性，Swift为自定义类型的属性提供了更多功能
Stored properties
顾名思义，这种属性是用来真正存储值的，就像之前我们为Location和PointRef定义的x和y一样，它们有以下特点：
可以分别使用let或var定义成常量或变量；
init方法要确保每一个stored property被初始化；
可以在定义property的时候指定初始值；
实际占用内存空间；
使用obj.property的形式读取；
使用obj.property = val的形式赋值；
只有struct和class可以定义stored property；
每一个stored property都表示了某一个自定义类型对象的某种特点，但是有些属性是需要访问的时候被计算出来的，而不是定义之后一成不变的。这种属性叫做computed properties。
Computed properties
顾名思义，作为properties，它用来表示对象的某种属性。但是，它的值在每次被访问的时候，要被计算出来，而不是内存中读取出来。我们来看一个例子：
struct MyRect {
var origin: Point
var width: Double
var height: Double
}
var rect1 = MyRect(origin: Point(1, 1), width: 200, height: 100)
我们使用原点以及宽高定义了一个矩形。除了这些“原始”的矩形属性之外，当我们想访问矩形的“中心”时，我们就可以定义一个computed property：
struct MyRect {
var origin: Point
var width: Double
var height: Double
var center: Point {
let centerX = origin.x + self.width / 2
let centerY = origin.Y + self.height / 2
return Point(x: centerX, y: centerY)
}
}
这样，我们就能“动态”读取到一个矩形的中心了：
rect1.center
rect1.height = 200
rect1.center
```
从`Playground`结果里，我们可以看到`center`会随着`height`的改变而改变。在我们的这个例子里我们只是读取了一个`computed property`，我们可以对`computed property`赋值么？
答案是可以的，但是由于`computed property`并不实际占用内存，因此我们要把传入的值“拆”给`class`的各种`stored properties`。并且，一旦我们需要给`computed property`赋值，我们就要在定义它的时候，明确它的`get`和`set`方法，像下面这样：
```
struct MyRect {
var origin: Point
var width: Double
var height: Double
var center: Point {
get {
let centerX = origin.x + self.width / 2
let centerY = origin.Y + self.height / 2
return Point(x: centerX, y: centerY)
}
set(newCenter) {
self.origin.x = newCenter.x - self.width / 2
self.origin.y = newCenter.y - self.height / 2
}
}
}
```
对于上面的例子，有几点值得注意：
我们使用get和set关键字分别表示一个`computed propterty`的读取和赋值操作；
当我们对一个`computed property`赋值的时候，由于它被拆分成多个`stored property`，因此我们在拆分的过程中总要做一些假设。在我们的例子里，我们假设当`center`变化时，矩形的宽高不变，移动了原点。
然后，我们可以通过下面的代码来测试结果：
```
var center = rect1.center
rect1.origin
center.x += 100
rect1.center = center
rect1.origin
```
从`Playground`的结果可以看到，`rect1`的`orgin`向右移动了`100`。以上就是`computed property`的用法，接下来，我们回到`stored property`，如果我们想在`stored property`赋值的时候自动过滤掉“非法值”，或者在`stored property`赋值后自动更新相关的`property`怎么办呢？在`Swift`里，我们可以给`stored property`添加`observer`。
###Property observer
`Swift`给`stored property`提供了两个`observer`：`willSet`和`didSet`，它们分别在`stored property`被赋值前和后被调用。定义`observer`和定义`computed property`是类似的。首先我们来看`willSet`，我们在`width`被赋值之前，向控制台打印一个信息：
```
struct MyRect {
var origin: Point
var width: Double {
willSet(newWidth) {
print("width will be updated")
}
}
}
rect1.width = 300
这时，打开控制台，就可以看到willSet的输出了。接下来，我们来看didSet的用法，如果我们希望width大于0的时候才更新并且保持宽高相等，可以这样：
struct MyRect {
var origin: Point
var width: Double {
didSet(oldWidth) {
if width <= 0 {
width = oldWidth
}
else {
self.height = width
}
}
}
}
rect1.width=-300
rect1.height
rect1.width=300
rect1.height
```
从结果我们就可以看到，只有在`width大于0`的时候，`width`和`height`才会被更新。在上面的这两个例子里，有以下几点是我们要特别强调的：
在`didSet``里，我们可以直接使用width读取MyRect的width属性`，但是我们必须使用`self`读取其它的属性；
`willSet`和`didSet`不在对象的`init`过程中生效，仅针对一个已经完整初始化的对象在对属性赋值的时候生效；
如果我们不指定`willSet`和`didSet`的参数，`Swift`默认使用`newValue`和`oldValue`作为它们的参数；
###Type property
首先我们定义一个`enum`表示各种形状：
```
enum Shape {
case RECT
case TRIANGLE
case CIRCLE
}
```
然后，我们可以给`MyRect`添加一个属性表示它对应的形状，由于这个属性对于MyRect的所有对象都是一样的，都应该是`Shape.RECT`，这时，我们就可以为`MyRect`添加一个`type property`：
```
struct MyRect {
var origin: Point
var width: Double
var height: Double
// Type property
static let shape = Shape.RECT
}
```
我们使用`static`关键字为`named type`定义`type property`，定义好之后，我们不能通过具体的对象访问`type property`，而是要直接使用类型的名字。例如：
```
// WRONG!!! rect1.shape
let shape = MyRect.shape
```
这就是`type property`的用法，它可以帮助我们很方便的描述一个类型所有对象的属性。
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