Swift枚举

作者: YY323 | 来源:发表于2021-08-22 22:12 被阅读0次

与C，Objective-C中的枚举相比，Swift中枚举功能更强大。它支持很多只有类才有的特性，如：Properties、Methods、Initialization、 Extensions、Protocols...

C语言枚举的写法

只支持Int一种类型：

// WEEK：枚举名，可省略
// MON：枚举成员
// week：定义枚举变量
enum WEEK {
    MON, TUE, WED, THU, FRI, STA, SUN
} week;

Swift枚举写法

支持整型(Integer)、浮点数(Float Point)、字符串(String)、布尔类型(Boolean)四种基本类型，如果想要支持其它自定义的类型，需实现 StringLiteralConvertible 协议：

enum WEEK {
   case MON, TUE, WED, THU, FRI, STA, SUN
}
// 或者
enum WEEK {
   case MON
   case TUE
   case WED
   case THU
   case FRI
   case STA 
   case SUN
}

通过查看变量的内存可知：Swift的枚举成员case是一个整型值即它所在的index，且只占1个字节（UInt8）。

若标明类型String，则表示rawValue是String类型，而不是case成员的类型。

enum WEEK : String {
   case MON = "MON"
   case TUE = "TUE"
   case WED = "WED"
   case THU = "THU"
   case FRI = "FRI"
   case STA = "STA"
   case SUN = "SUN"
}

case后面的"MON"就是枚举值； "="后面的"MON"是rawValue（原始值）
Swift中隐式rawValue分配：不写"="及后面的字符串，即：

enum WEEK : String {
   case MON 
   case TUE 
   case WED 
   case THU 
   case FRI
   case STA 
   case SUN 
}

定义枚举变量

var w = WEEK.MON

一旦w的类型被声明为WEEK，则可以使用一个缩写语法（.）将其设置为WEEK的值，即：

var w : WEEK = .TUE

标明类型后，可以通过w.MON.rawValue获取原生值rawValue，本质是调用rawValue的get()；未标明类型则不能获取rawValue。

// 前提是标明了rawValue的类型，才能获取rawValue
var w = WEEK.MON.rawValue

通过SIL看一下区别：这里标明的类型是Int

未标明类型的SIL：

可知标明类型能调用rawValue的本质是：rawValue是一个计算属性，通过调用其get()获取该属性的值；而在rawValue的get()中，rawValue是Int类型时默认从0开始，是String类型时默认是枚举成员本身的字符串：

rawValue类型为Int的get()方法实现.png

rawValue类型为String的get()方法实现.png

那么当类型为String时，get()中构建的字符串存放在哪里呢？

隐式rawValue构建的字符串在MachOView中的存放位置

可知：隐式rawValue字符串在编译过程中就已经存放在MachOView文件中的__Text,__cstring中，且通过字符串的地址可知占用的是一段连续的内存空间。

枚举变量和rawValue的区别

print(WEEK.THU) //THU
print(WEEK.THU.rawValue) //THU

在这里，虽然打印出来的都是THU，但需要区分的是WEEK.THU是WEEK类型的，而WEEK.THU.rawValue是String类型的。

枚举中init?( )

先来看看什么情况下才会调用枚举的初始化方法？

可知只有通过WEEK(rawValue:)这种方式才会调用到init()方法。

分析枚举的初始化方法：

_allocateUninitializedArray：创建一个元组
第一个元素：与枚举个数大小一样的数组，用于存储枚举中的rawValue，在本例中是StaticString--->Array<StaticString>
第二个元素：数组的首地址--->BuildIn.RawPointer

_findStringSwitchCase：查找指定枚举值在数组中的位置，返回index。

从0到count-1依次与index作比较：

如果相等则构建对应的枚举
如果不相等则构建一个Optional.none!enumelt的枚举

关联值

enum Shape {
    case circle(radius:Double)
    case rectangle(length:Int, width:Double, height:Int)
}

// 创建枚举的关联值
var shape = Shape.circle(radius: 3.00)
// 重新分配关联值
shape = Shape.circle(radius: 2.0)

此时的枚举值不再有rawValue，也没必要（rawValue是单个值），而关联值可以是一组值。
通过SIL也可以看出：enum中不再有初始化方法以及计算属性rawValue。

SIL中的有关联值的enum

关联值的标签可省略，只写类型（不推荐，可读性差），如：

enum Shape {
    case circle(Double)
    case rectangle(Int, Double, Int)
}

枚举的用法：模式匹配

简单用法

enum WEEK : String {
    case MON
    case TUE
    case WED
    case THU
    case FRI
    case STA
    case SUN
}

var currentDay : WEEK = WEEK.SUN
var str : String
switch currentDay {
    case .STA, .SUN:
        str = "Happy Day"
    default:
        str = "Sad Day"
}

SIL的实现：通过匹配case来做相应的代码跳转。

2.复杂用法：匹配关联值

可以通过SIL文件知道：

case let .circle(radius):中的 let 表示关联值是一个常量，不可被修改；也可换一种写法case .circle(let radius):。
case .rectangle(let length, var width) :中var width表示 width 是一个变量，可以被修改；如果关联值width用不到则可以用_代替，即case .rectangle(let length, _) :。
若只想匹配单个case可以：

if case let Shape.circle(radius) = shape {
    tempValue = radius
}

如果只关心不同的case的相同关联值，可以这样写：

enum Shape {
    case circle(radius:Double)
    case rectangle(length:Double, width:Double)
    case square(length:Double, width:Double)
}

var rectangle = Shape.rectangle(length:5, width: 3)
var square = Shape.square(length: 9, width: 5)
var tempValue : Double

switch square {
case let .rectangle (5, x), let .square(x, 5):
    tempValue = x
default :
    tempValue = 0.0
} 
// 若switch rectangle {..}则tempValue=3
// 若switch square {..}则tempValue=9

还可以使用通配符的方式：

case let .rectangle (_, x), let .square(x, _):
print(x)
// 若switch rectangle {..}则 3
// 若switch square {..}则 9
//或者
case let .rectangle (x, y), let .square(y, x):
print(x,y)
// 若switch rectangle {..}则 (5,3)
// 若switch square {..}则 (5,9)

底层实现还是通过匹配case，匹配成功后取出元组中x所在的元素，将该元素赋值给x，再将元素值赋值给tempValue：

枚举的嵌套

枚举中嵌套枚举

enum CombineDirect {
    enum BaseDirect {
        case up
        case down
        case left
        case right
    }
    case leftUp(direct1:BaseDirect, direct2:BaseDirect)
    case rightUp(direct1:BaseDirect, direct2:BaseDirect)
    case leftDown(direct1:BaseDirect, direct2:BaseDirect)
    case rightDown(direct1:BaseDirect, direct2:BaseDirect)
}

var direct = CombineDirect.leftDown(direct1: .left, direct2: .right)

结构体中嵌套枚举

struct Skill {
    enum Direct {
        case up
        case down
        case left
        case right
    }
    
    var direct : Direct
    func launchSkill() {
        switch direct {
            case .left, .right:
                print("控制方向")
            case .up, .down:
                print("移动距离")
        }
    }
}

枚举中包含属性

枚举本身是值类型，只能包含计算属性（只有方法，不存储在enum中）和类型属性（也不存储在enum中），不能包含存储属性。
注意：结构体可以有存储属性，结构体大小就是存储属性的大小。

枚举中包含方法

enum WEEK : Int {
    case MON
    case TUE
    case WED
    case THU
    case FRI
    case STA
    case SUN
    
    func nextDay()-> WEEK{
        switch self {
        case .SUN:
            return .MON
        default:
            return WEEK(rawValue: self.rawValue + 1) ?? self
        }
    }
}

迭代枚举

如果需要迭代枚举中的所有值时，需要自定义的枚举遵守CaseIterable协议，通过获取enum的allCases属性获取所有值：

enum FlowerType: CaseIterable {
    case Rose
    case Orchid
    case Peony
}

let numOfFlowerType = FlowerType.allCases.count
for flower in FlowerType.allCases {
    print(flower)
}
//Rose
//Orchid
//Peony

枚举中可使用协议

protocol CustomDesc {
    var description : String { get }
}

enum FlowerType: CustomDesc {
    case Rose
    case Orchid
    case Peony
    
    var description: String {
        switch self {
        case .Rose:
            return "Rose"
        case .Orchid:
            return "Orchid"
        case .Peony:
            return "Peony"
        }
    }
}

枚举可扩展

枚举通过扩展将case（放在枚举中）和方法（放在枚举的扩展中）分离：

enum FlowerType {
    case Rose
    case Orchid
    case Peony
}

extension FlowerType {
    func introduced() -> String {
        switch self {
        case .Rose:
            return "Rose"
        case .Orchid:
            return "Orchid"
        case .Peony:
            return "Peony"
        }
    }
}

枚举可使用泛型

枚举通过泛型参数定义以适应枚举中的关联值（可有多个泛型参数），拿Swift标准库中的Optional类型为例：

enum Optional<Wrapped> {
    case none
    case some(Wrapped)
}

let aValue = Optional<Int>.some(5)
let noValue = Optional<Int>.none
if noValue == Optional.none { print("No value")

枚举的大小

1.只有一个case的简单枚举（其实无意义）：

enum test {
  case a
}
print(MemoryLayout<test>.size) //0
print(MemoryLayout<test>.stride) // 1

有多个case的

enum test {
  case a
  case b
  case c
  case d
}
print(MemoryLayout<test>.size) // 1
print(MemoryLayout<test>.stride) // 1

enum其实就是以1字节的长度存储在内存中即UInt8，当case个数超过UInt8的最大值255个时，编译器自动将enum的内存大小扩为UInt16。也可在汇编模式下看出：每次移动1个字节。

var tmp = test.a时

var tmp = test.b时

总结：原始值的enum大小取决于case的数量，与rawValue的类型无关，case超不过255个就是 UInt8--->1字节，如果超过则自动升级成UInt16。

有关联值的枚举：大小取决于case中最大内存的大小以及字节对齐

PS：是否+1还没弄透彻，下次弄明白了再补上...，这里先记录一下自测总结出来的结果，可能有误...(可略过)

猜想1： enum中除去占最大内存的case外：
有占大于等于最大关联值类型a（>8视为8，<8就是a本身）的case的话，size就需要在对齐基础上+1(case的大小）；
小于最大关联值类型a字节则不需要+1。
如

 enum Shape {
     case circle(radius:UInt8) //1
     case rectangle(length:UInt8, width:Int, height:UInt16) // 1   8   2
     case square(width:Int32, height:Int32) // 4  4
 }  // size : 19

 enum Shape {
     case circle(radius:UInt8)
     case rectangle(length:UInt8, width:Int, height:UInt16)
     case square(width:UInt8, height:UInt16)
 }  // size : 18

size：除去最大的rectangle（字节对齐的原则上其大小为8 + 8 + 2 = 18），circle和square中只要任一个所占内存大于等于enum中的最大类型（这里所有的case中最大的是Int为8字节），该enum的size大小都需要在对齐基础上+ 1(case的大小)；
这里circle只占了1个字节，而在上面的enum中square占4 + 4 等于8字节，所以需要+1 = 19，下面的enum中square占1 + 2 = 3小于8字节，不需要+1。

猜想2： case数量>1的前提下，最大case只有一个关联值时始终+1。

stride：为了字节对齐（空间换取时间，提高效率），需要将实际大小补齐到最大所占内存大小（这里是Int-->8)的倍数，所以19补齐成8的倍数即3 * 8 = 24

枚举嵌套枚举的大小
比较特殊：取决于内层枚举的大小及字节对齐

5.嵌套枚举的结构体的大小：取决于存储属性的内存大小（有没有方法都一样，因为方法不存在结构体中）
有存储属性时size为1、stride为1
无存储属性时size为0、stride为1 （空结构体也是size为0、stride为1 ）

区分内存对齐和字节对齐：
内存对齐：64位下8字节对齐，分配对象时用到内存对齐。
字节对齐：对齐的目的就是地址要从偶地址开始，成员变量的起始位要从该变量内存大小的倍数开始。

下面两个结构体，不同类型的成员变量交换位置都会导致结构体的内存大小不一致。

struct A {
    var height : Double  //8
    var count : UInt16   //2
    var age : UInt8        //1
}

print(MemoryLayout<A>.size) //11
print(MemoryLayout<A>.stride)  //16

和

struct B {
    var height : Double  //8
    var age : UInt8        //1
    var count : UInt16   //2
}

print(MemoryLayout<B>.size) //12
print(MemoryLayout<B>.stride)  //16

结构体A的内存存放

结构体B的内存存放

OC的结构体内存对齐规则如下：

struct的第一个数据成员要从偏移量offset为0的位置开始，后面的其他成员的起始的位置要从该成员类型的字节大小(Swift中>8的视为8)的整数倍开始
步长是最大成员类型(Swift中>8的视为8)的整数倍
若一个结构体包含另一个结构体的成员，结构体成员要从自身结构体中最大类型(Swift中>8的视为8)的整数倍开始
indirect关键字

使用场景：用递归的方式表达想要的数据结构

使用`嵌套枚举`表达`链表`的结构

上面图片中是一个递归枚举，若不用indirect关键字声明编译器会报错，所以下面case需要用indirect关键字声明：

递归枚举

原因：普通枚举的大小在编译时期就确定好的，而这里的递归枚举的大小在编译时是未知的，所以需要用indirect关键字来说明需要在堆上分配一块内存空间来存放，当前case会使用引用类型存储。

本质：在堆上分配一块内存，存储一个指向case的值的地址

递归枚举的内存结构

定义一个简单的递归枚举变量，分析SIL中indirect关键字到底做了些什么事情？

var list = List<Int>.node(4, List<Int>.end)

// main
sil @main : $@convention(c) (Int32, UnsafeMutablePointer<Optional<UnsafeMutablePointer<Int8>>>) -> Int32 {
bb0(%0 : $Int32, %1 : $UnsafeMutablePointer<Optional<UnsafeMutablePointer<Int8>>>):
  alloc_global @main.list : main.List<Swift.Int>        // id: %2
  %3 = global_addr @main.list : main.List<Swift.Int> : $*List<Int> // user: %16
  %4 = metatype $@thin List<Int>.Type
  // 构建Int类型的值4
  %5 = integer_literal $Builtin.Int64, 4          // user: %6
  %6 = struct $Int (%5 : $Builtin.Int64)          // user: %13
  %7 = metatype $@thin List<Int>.Type
  %8 = enum $List<Int>, #List.end!enumelt         // user: %14
  // 分配堆空间存储metadata、refCount、value（List<Int>.node(T, List<Int>)这个case的值（是一个元组））
  %9 = alloc_box $<τ_0_0> { var (τ_0_0, List<τ_0_0>) } <Int> // users: %15, %10
  // 取出%9（类似对象）里面value的地址 *(Int, List<Int>)
  %10 = project_box %9 : $<τ_0_0> { var (τ_0_0, List<τ_0_0>) } <Int>, 0 // users: %12, %11
  // 第一个元素的地址 *Int
  %11 = tuple_element_addr %10 : $*(Int, List<Int>), 0 // user: %13
  // 第二个元素的地址 *List<Int>
  %12 = tuple_element_addr %10 : $*(Int, List<Int>), 1 // user: %14
  // 将4存入元组中第一个元素的地址里
  store %6 to %11 : $*Int                         // id: %13
  // 将List<Int>.end存入元组中第二个元素的地址里
  store %8 to %12 : $*List<Int>                   // id: %14
  // 构建一个枚举  List<Int>.node %9--->List<Int>.node(4, List<Int>.end)
  %15 = enum $List<Int>, #List.node!enumelt, %9 : $<τ_0_0> { var (τ_0_0, List<τ_0_0>) } <Int> // user: %16
  store %15 to %3 : $*List<Int>                   // id: %16
  %17 = integer_literal $Builtin.Int32, 0         // user: %18
  %18 = struct $Int32 (%17 : $Builtin.Int32)      // user: %19
  return %18 : $Int32                             // id: %19
} // end sil function 'main'

alloc_box：在堆空间上分配了内存区域存放T类型的value，box相当于在value外面包裹了一层；project_box：取出来的是value的地址；可通过断点看到调用了swift_allocObject：

通过上面SIL分析可知：indirect关键字的本质就是在堆上分配一块内存来存储一个引用地址，该地址中存放的是被indirect修饰的case的值。

indirect关键字修饰enum：表明整个enum类型都是以引用类型来存储。

先看看未加indirect修饰enum时，其case的内存结构：case里面直接存放的是关联值9；

下面是加indirect修饰enum时，其case的内存结构：case里面存放的是一个引用地址。

Swift和OC枚举混编
OC访问Swift中的枚举

enum要用@objc修饰
必须将rawValue的类型声明成Int类型（因为OC中的枚举就是的整型值）

@objc enum Week : Int {
    case MON
    case TUE
    case WED
    case THU
    case FRI
    case STA
    case SUN
}

然后在OC-Swift.h桥接文件中，该enum就已存在：

typedef SWIFT_ENUM(NSInteger, Week, closed) {
  WeekMON = 0,
  WeekTUE = 1,
  WeekWED = 2,
  WeekTHU = 3,
  WeekFRI = 4,
  WeekSTA = 5,
  WeekSUN = 6,
};

在OC文件中就可以直接使用：

OC中使用Swift的enum

OC访问String类型的enum

// .swift文件中封装String类型的enum
@objc class Week : NSObject {
    @objc enum WeekInt : Int {
        case MON, TUE, WED, THU, FRI, STA ,SUN
        
        var string : String {
            return Week.getName(weekValue: self)
        }
    }

   @objc class func getName(weekValue:WeekInt)->String {
        switch weekValue {
            case .MON: return "MON"
            case .TUE: return "TUE"
            case .WED: return "WED"
            case .THU: return "THU"
            case .FRI: return "FRI"
            case .STA: return "STA"
            case .SUN: return "SUN"
        }
    }
}

// OC-Swift.h桥接文件
enum WeekInt : NSInteger;
@class NSString;

SWIFT_CLASS("_TtC8YYOCTest4Week")
@interface Week : NSObject
+ (NSString * _Nonnull)getNameWithWeekValue:(enum WeekInt)weekValue SWIFT_WARN_UNUSED_RESULT;
- (nonnull instancetype)init OBJC_DESIGNATED_INITIALIZER;
@end

typedef SWIFT_ENUM(NSInteger, WeekInt, closed) {
  WeekIntMON = 0,
  WeekIntTUE = 1,
  WeekIntWED = 2,
  WeekIntTHU = 3,
  WeekIntFRI = 4,
  WeekIntSTA = 5,
  WeekIntSUN = 6,
};

// OC中调用
NSString *weekStr = [Week getNameWithWeekValue:WeekIntFRI];
        NSLog(@"%@", weekStr); // FRI

// Swift中调用
var weekStr = Week.WeekInt.STA.string
print(weekStr) //STA

Swift访问OC中的枚举
OC中的枚举会被自动转换成Swift的enum。

1.typedef NS_ENUM方式声明的枚举

//OC .h文件中定义的枚举
typedef NS_ENUM(NSInteger, YYSTATE){
    Invalid = -1,
    Failed,
    Success
};

// 自动转换成Swift的枚举：（在系统自动生成的Swift文件中）
public enum YYSTATE : Int {

    
    case Invalid = -1

    case Failed = 0

    case Success = 1
}

// .swift文件中使用enum：
var state = YYSTATE.Success
print(state.rawValue) // 1

//转换后的enum的大小与步长：
print(MemoryLayout<YYSTATE>.size) //8
print(MemoryLayout<YYSTATE>.stride)  //8

查看系统生成的Swfit文件

NS_ENUM方式声明的枚举

// OC .h文件中定义枚举
NS_ENUM(NSInteger, YYSTATE){
    Invalid = -1,
    Failed,
    Success
};

//自动转换后的枚举：
public var YYSTATE: YYSTATE

public enum YYSTATE : Int {

    
    case Invalid = -1

    case Failed = 0

    case Success = 1
}

// .swift中使用枚举：
var state = YYSTATE.Success
print(state.rawValue) // 1

//转换后的enum的大小与步长：
print(MemoryLayout<YYSTATE>.size) //8
print(MemoryLayout<YYSTATE>.stride)  //8

typedef enum方式声明的枚举

// .h中定义枚举
typedef enum {
    YYSTATEInvalid = -1,
    YYSTATEFailed,
    YYSTATESuccess
}YYSTATE;

//自动转换后的枚举：
public struct YYSTATE : Equatable, RawRepresentable {

    public init(_ rawValue: Int32)

    public init(rawValue: Int32)

    public var rawValue: Int32
}

//.swift中使用枚举：
var state = YYSTATESuccess
print(state.rawValue) //1

//转换后的enum的大小与步长：
print(MemoryLayout<YYSTATE>.size) //4
print(MemoryLayout<YYSTATE>.stride)  //4

Swift枚举

C语言枚举的写法

Swift枚举写法

定义枚举变量

枚举`变量`和`rawValue`的区别

枚举中`init?( )`

关联值

枚举的用法：模式匹配

枚举的嵌套

枚举中包含属性

枚举中包含方法

迭代枚举

枚举中可使用协议

枚举可扩展

枚举可使用泛型

枚举的大小

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