swift进阶十二：枚举enum

swift进阶 学习大纲

本节，分析枚举enum

  1. 各语言枚举区别
  2. swift枚举的使用
  3. swift枚举大小
  4. 枚举的嵌套
  5. 枚举的递归(indirect)
  6. OC桥接
  7. SIL分析

1. 各语言枚举区别

1.1 C语言枚举

  • 仅支持Int类型，默认首元素值为0，后续元素值依次+1。
    如果中间有元素赋值，以赋值为准，后续没赋值的元素值依旧依次+1 
enum WEEK {
    Mon, Tue = 10, Wed, Thu, Fri, Sat, Sun
};

enum WEEK a = Mon;
enum WEEK b = Wed;
printf("%d",a);  // 打印0
printf("%d",b);  // 打印11

OC语言的枚举类型与C语言一致

1.2 Swift枚举

十分强大

    1. 格式： 不用逗号分隔，类型需使用case声明
    1. 内容：
    • 支持Int、Double、String等基础类型，有默认枚举值
      （String类型默认枚举值为key名，Int、Double数值型默认枚举值为0开始+1递增 ）
    • 支持自定义选项
      不指定支持类型，没有rawValue。但同样支持case枚举，可自定义关联内容。
  • 指定类型：
    没指定枚举值时，各类型都有默认枚举值。
// Double类型
// CaseIterable协议，有allCases属性，支持遍历所有case
enum Week1: Double, CaseIterable {
    case Mon,Tue, Wed, Thu, Fri, Sat, Sun
}
Week1.allCases.forEach { print($0.rawValue)}

// String类型
enum Week2: String, CaseIterable {
    case Mon,Tue, Wed, Thu, Fri, Sat, Sun
}

Week2.allCases.forEach { print($0.rawValue)}
image.png
  • 自定义类型（强大）
    不指定枚举类型，可给枚举项添加拓展内容。switch读取时，可提取出拓展类型，进行相应操作。
// 自定义类型的使用
enum Shape {
    case square(width: Double)
    case circle(radius: Double, borderWidth:Double)
}

func printValue(_ v: Shape) {
    // switch区分case(不想每个case处理，可使用default)
    switch v {
    case .square(let width):
        print(width)
    case .circle(let radius, _):
        print(radius)
    }
}

let s = Shape.square(width: 10)
let c = Shape.circle(radius: 20, borderWidth: 1)
printValue(s)
printValue(c)
image.png

2. swift枚举的使用

  • swift枚举的读取，有两种方式：

1.统一使用switch区分case

  1. 判断单类case，直接使用if语句

2.1 switch方式

  • 灵活的属性读取：
  1. let声明整个case
  2. 分开声明case中的每个关联内容
  3. 合并case，使用同一个变量x 
enum Shape {
    case square(width: Double)
    case circle(radius: Double, borderWidth:Double)
}

func printValue1(_ v: Shape) {
    switch v {
    // 1. let声明整个case
    case let .square(x):
        print(x)
    // 2. 分开声明case中的每个关联内容
    case .circle(let x, var y):
        y += 100  // var声明的变量，可修改和赋值
        print("radius: \(x), borderWidth: \(y)")
    }
}

func printValue2(_ v: Shape) {
    switch v {
    // 3. 合并case，使用同一个变量x
    case let .square(x), let .circle(x, _):
        print(x)
    }
}

let s = Shape.square(width: 10)
let c = Shape.circle(radius: 20, borderWidth: 1)

print("------")
printValue1(s)
printValue1(c)

print("------")
printValue2(s)
printValue2(c)
image.png

2.2 if 方式

  • 判断是否为指定case项，并获取关联内容。
    （同样支持整体case关联内容声明和分开声明）
// 自定义类型的使用
enum Shape {
    case square(width: Double)
    case circle(radius: Double, borderWidth:Double)
}

let s = Shape.square(width: 10)
let c = Shape.circle(radius: 20, borderWidth: 1)

// 判断s是否是square类型。并获取`关联内容`
// 1. 内部声明关联内容类型(如: let)
if case .square(let width) = s {
    print(width)
}

// 2. 声明case所有关联内容类型(如: var)
if case var .circle(radius, borderWidth) = c {
    radius += 200
    borderWidth += 100
    print(radius, borderWidth)
}
image.png

2.3 计算型属性 & 函数

  • enum枚举支持计算型属性和函数 
enum Direct: Int {
    case up
    case down
    case left
    case right
    
    // 计算型属性
    var description: String{
        switch self {
        case .up:
            return "这是上面"
        default:
            return "这是\(self)"
        }
    }
    
    // 函数
    func printSelf() {
        print(description)
    }
}

Direct.down.printSelf() // 打印： 这是down

3. swift枚举大小

size: 实际占用内存大小
stride:系统分配的内存大小

指定类型：

  • 仅一个case项：size为0（高版本xcode可能为1 ），stride为1）
  • 多个case项:
    case小于255个： size为1，stride为1
    超过255个会自动扩容，size和stride都会增加。
    （原因，1字节(8bit)可区分255种情况。所以默认size为1，当只有一个case时，0x0即可表示。所以size为0和1都可理解）
image.png

自定义：

  • 占用内存空间最大的case大小 + enum自身大小:
    image.png

    如果不清楚Foo2的case大小size为何为18，可查看内存对齐

顺带提供一个struct(5个属性值)大小计算方式：

MyStruct1 内存计算

4. 枚举的嵌套

  • 枚举的嵌套，本质上只是在不同作用域内创建，并没有造成结构上的嵌套。

4.1 enum嵌套enum

enum Foo {
    
    enum Direct: Int {
        case up
        case down
        case left
        case right
    }
    
    case leftUp(element1: Direct, element2: Direct)
    case rightDown(element1: Direct, element2: Direct)
}

var f = Foo.leftUp(element1: .left, element2: .up)

4.2 struct嵌套enum

struct Foo {
    
    enum Direct: Int {
        case up
        case down
        case left
        case right
    }
    
    let key: Direct
    
    func printKey() {
        switch key {
        case .up:    print("上")
        case .down:  print("下")
        default:
            print("其他")
        }
    }
    
}

var f = Foo(key: .down)
f.printKey()  // 打印： 下

5. 枚举的递归(indirect)

  • 枚举中case关联内容使用自己枚举类型，是否会造成递归？枚举的大小如何确定？

案例：

  • 树节点，需要重复使用：
    image.png
  • 直接使用，XCode会报错。
    (因为直接使用，enum的大小需要case来确定，而case的大小又需要使用到enum大小。所以无法计算大小，报错)
  • swift提供了indirect关键字，可以标记递归枚举，也可以标记单个case，被标记后，case项直接去堆中申请内存，变为引用类型，大小为指针8字节。
image.png
  • 输出SIL中间代码，可以看到是使用alloc_box创建枚举值，内部调用了swift_allocObject,去堆中申请空间:
    image.png

在SIL官方文档中，有介绍alloc_box:

image.png

从汇编层也可佐证：

image.png

6.OC桥接

  • OC枚举仅支持Int类型，而swift支持多种类型。

6.1 OC使用swift枚举：

    1. swift中创建Int类型枚举值，使用@objc声明
      image.png
    1. @objc声明后，桥接文件中，自动生成了OC的SWIFT_ENUM:
      image.png
    1. OC文件中，导入swift桥接头文件，直接调用SwiftEnum
      image.png

6.2 swift使用OC枚举：

  1. OC的.h头文件声明枚举类型:
  • typedef NS_ENUM(NSUInteger, OCEnum)：自动转换成swift枚举
  • typedef enum:转换成结构体
    image.png

  1. 桥接文件中，添加OC头文件：

    image.png

  2. 自动生成的swift文件中，可以看到转换的类型：

    image.png

    image.png

  3. swift文件中使用：

  • NS_ENUM生成：可正常使用
  • typedef enum生成：只能通过通过值初始化，再使用
    image.png

6.3 OC使用swift枚举：

  • 如果swift中不是Int类型，而又希望OC能用，只能自己做个桥接。

（例如： 原本swift中枚举类型为String，可直接通过rawValue读取值。
为了兼容OC，把类型改成Int，自定义计算型属性，禁止使用默认的rawValue读取）

  • swift中创建int类型的枚举，自定义string计算属性，并禁止rawValue的使用。

    image.png

  • OC中直接使用：

    image.png

  • 如果还希望OC能访问到swift对应的String值：

使用class的类方法兼容：

  • class需要继承NSObject，类函数完成枚举与String的映射。enum禁止rawValue，改用string计算属性获取：

    image.png

  • 桥接文件中可以看到生成了OC的类方法和枚举:

    image.png

    image.png

  • OC文件中使用:

    image.png

7. SIL分析

7.1 enum格式

  • 案例代码：
enum Week: String {
    case Mon
    case Tue
    case Wed
    case Thu
    case Fri
    case Sat
    case Sun
}
  • 打开终端，cd到当前文件夹，swiftc -emit-sil main.swift > ./main.sil命令输出SIL文件:

取消swift函数名的混淆输出： swiftc -emit-sil main.swift | xcrun swift-demangle > ./main.sil && open main.sil

image.png

7.2 rawValue的读取

  • 在SIL文件中，搜索rawValue的getter方法：
    （switch跳转指定case,执行函数，得到case内容，返回case内容）
    image.png

有2个疑问：

  1. 默认属性(字符串)是什么时候创建的？
  2. 如何记录case名和对应值的？
  1. 默认属性(字符串)是什么时候创建的？

编译期就会生成所有符号

image.png

  • 所以上面rawValue读取时，可直接通过string_literal从MachO中读取字符。
  1. 如何记录case名和对应值的？
  • String类型的枚举，case与rawValue值（打印结果一样，但类型是对应枚举类型和String）
  • 通过rawValue初始化case时，类型为Option（找不到对应case时，为nil）
enum Week: String {
   case Mon
   case Tue
   case Wed
   case Thu
   case Fri
   case Sat
   case Sun
}

// case与rawValue值（打印结果一样，但类型不同）
print("类型：\(type(of: Week.Mon)) 值：\(Week.Mon)")                   // 打印： 类型：Week   值：Mon
print("类型：\(type(of: Week.Mon.rawValue)) 值：\(Week.Mon.rawValue)") // 打印： 类型：String 值：Mon

// 通过rawValue来生成对应的case(可选类型，找不到rawValue对应的case，就是nil)
print(Week.init(rawValue: "Mon"))    // 打印： Optional(Demo.Week.Mon)
print(Week.init(rawValue: "Hello"))  // 打印： nil

  • 通过SIL分析init(rawValue:):

    image.png

    完整流程

  • 1.创建：
    创建枚举(格式：元组(Array<T>,Pointer)，此例中T为String) ，再遍历创建所有枚举项。

  • 2.查询：
    通过_findStringSwitchCase 获取入参值的index，使用switch通过index（int类型）匹配到case，匹配成功：返回optional的some值，匹配失败，直接返回nil

  • 在swift源码中搜索findStringSwitchCase，可以看到是通过for遍历匹配index：

    image.png

enum枚举较为简单，我们了解了与其他语言的差异、用法，顺带探索大小和源码实现。

  • 下一节，介绍swift闭包。
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