46.Swift 中的计算属性和存储属性,类型属性

属性将值跟特定的类、结构或枚举关联。存储属性存储常量或变量作为实例的一部分,而计算属性计算(不是存储)一个值。计算属性可以用于类、结构体和枚举,存储属性只能用于类和结构体

存储型属性的使用范围:classstruct
计算型属性的使用范围:class,struct,enum

存储属性和计算属性通常与特定类型的实例关联。但是,属性也可以直接作用于类型本身,这种属性称为类型属性。

// 用lazy 修饰的,是延迟加载,必须用 var 修饰
// 用 var 修饰的 name,可以在外界改变值,而用let 修
// 饰的属性age,外面不可以改变其值

**简单来说,存储型属性主要就是用来存储值的

在swift 中get,set被称之为“计算属性”,它用来间接获取/改变其他属性的值。

set 和get 是针对 计算变量(Calculated property ) 是不可以赋值的
普通的存储变量(storage property)才是可以赋值的 set和get的写法:
 var _name:String?
    var name:String?{
        get{
            return _name;
        }
        set{
//            只要外界通过.name给name赋值,就会把值给newValue
            _name = newValue
        }
    }

在开发过程中不建议这样使用,首先需要定义两个属性,很麻烦。

推荐使用这样的方式实现

 var gender:String?{
        didSet
        {
            NSLog("已经改变的时候", []);
        }
    }
除了didSet是已经改变之后的操作,还有willSet是将要改变的时候

只是重写了get方法,我们称这个属性为“计算性”属性,也就是只读属性 注意:计算型属性,不占用内存空间

//“?”是可以省略的
  var age:Int?{
        get{
            return 18;
        }
    }

存储型属性:用于存储一个常量或变量。

计算型属性:不直接存储值,而是通过get、set方法来取值或赋值。同时还可以对其他的属性进行操作。

类型型属性:定义在类上的属性,用static 来修饰属性,需要用类名来调用该属性。

struct Point {
    var x: Double = 0.0
    var y: Double = 0.0
}

struct Size {
    var width: Double = 0.0
    var height: Double = 0.0
}

class Rectangle {
    // 存储型属性
    var origin: Point = Point()
    var size: Size = Size()
    
    // 计算型属性:(1)必须用var(2)属性的类型不可以省略 (3)如果要想修改属性的值,必须写setter方法,否则只有一个getter方法
    var center: Point {
        
        get {
            let centerX = origin.x + size.width/2
            let centerY = origin.y + size.height/2
            return Point(x: centerX, y: centerY)
        }
        // 如果不写newCenter,可以直接用newValue
        set(newCenter) {
            origin.x = newCenter.x - size.width/2
            origin.y = newCenter.y - size.height/2
        }
    }
    
    // 如果只是这样写,代表的是只有get方法,是不可以给area赋值的
    var area: Double {        
        return size.width * size.height
    }  // 类型型属性  static var biggestWidth: Double = 0    
    init(origin: Point, size: Size) {
        self.origin = origin
        self.size = size
    }
}

var rectangle = Rectangle(origin: Point(), size: Size(width: 20, height: 40))
rectangle.center

rectangle.center = Point(x: 40, y: 80)
rectangle.area
rectangle.originRectangle.biggestWidth

这样会导致死循环

// 这个set、get方法会导致死循环    
  var name: String {
        get {
            return self.name     // 这里会调用get方法
        }
        set {
            self.name = newValue // 这里会调用set方法
        }
    }

常量结构体的存储属性

如果创建了一个结构体的实例并将其赋值给一个常量,则无法修改该实例的任何属性,即使有属性被声明为变量也不行:

let rangeOfFourItems = FixedLengthRange(firstValue: 0, length: 4)
// 该区间表示整数0,1,2,3
rangeOfFourItems.firstValue = 6
// 尽管 firstValue 是个变量属性,这里还是会报错

因为 rangeOfFourItems 被声明成了常量(用 let 关键字),即使 firstValue 是一个变量属性,也无法再修改它了。

这种行为是由于结构体(struct)属于值类型。当值类型的实例被声明为常量的时候,它的所有属性也就成了常量。属于引用类型的类(class)则不一样。把一个引用类型的实例赋给一个常量后,仍然可以修改该实例的变量属性。

延迟存储属性

延迟存储属性是指当第一次被调用的时候才会计算其初始值的属性。在属性声明前使用 lazy 来标示一个延迟存储属性。

注意
必须将延迟存储属性声明成变量(使用var 关键字),因为属性的初始值可能在实例构造完成之后才会得到。而常量属性在构造过程完成之前必须要有初始值,因此无法声明成延迟属性。

延迟属性很有用,当属性的值依赖于在实例的构造过程结束后才会知道影响值的外部因素时,或者当获得属性的初始值需要复杂或大量计算时,可以只在需要的时候计算它。

下面的例子使用了延迟存储属性来避免复杂类中不必要的初始化。例子中定义了 DataImporterDataManager 两个类,下面是部分代码:

class DataImporter {
    /*
    DataImporter 是一个负责将外部文件中的数据导入的类。
    这个类的初始化会消耗不少时间。
    */
    var fileName = "data.txt"
    // 这里会提供数据导入功能
}

class DataManager {
    lazy var importer = DataImporter()
    var data = [String]()
    // 这里会提供数据管理功能
}

let manager = DataManager()
manager.data.append("Some data")
manager.data.append("Some more data")
// DataImporter 实例的 importer 属性还没有被创建

DataManager 类包含一个名为 data 的存储属性,初始值是一个空的字符串(String)数组。这里没有给出全部代码,只需知道 DataManager 类的目的是管理和提供对这个字符串数组的访问即可。

DataManager的一个功能是从文件导入数据。该功能由 DataImporter 类提供,DataImporter 完成初始化需要消耗不少时间:因为它的实例在初始化时可能要打开文件,还要读取文件内容到内存。

DataManager 管理数据时也可能不从文件中导入数据。所以当 DataManager 的实例被创建时,没必要创建一个DataImporter 的实例,更明智的做法是第一次用到 DataImporter 的时候才去创建它。

由于使用了 lazyimporter 属性只有在第一次被访问的时候才被创建。比如访问它的属性 fileName 时:

print(manager.importer.fileName)
// DataImporter 实例的 importer 属性现在被创建了
// 输出 "data.txt”

注意
如果一个被标记为 lazy 的属性在没有初始化时就同时被多个线程访问,则无法保证该属性只会被初始化一次。

存储属性和实例变量

如果您有过 Objective-C 经验,应该知道 Objective-C 为类实例存储值和引用提供两种方法。除了属性之外,还可以使用实例变量作为属性值的后端存储。

Swift 编程语言中把这些理论统一用属性来实现。Swift 中的属性没有对应的实例变量,属性的后端存储也无法直接访问。这就避免了不同场景下访问方式的困扰,同时也将属性的定义简化成一个语句。属性的全部信息——包括命名、类型和内存管理特征——都在唯一一个地方(类型定义中)定义。

计算属性

除存储属性外,类、结构体和枚举可以定义计算属性,计算属性不直接存储值,而是提供一个 getter 和一个可选的 setter,来间接获取和设置其他属性或变量的值。

struct Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
}
struct Size {
    var width = 0.0, height = 0.0
}
struct Rect {
    var origin = Point()
    var size = Size()
    var center: Point {
        get {
            let centerX = origin.x + (size.width / 2)
            let centerY = origin.y + (size.height / 2)
            return Point(x: centerX, y: centerY)
        }
        set(newCenter) {
            origin.x = newCenter.x - (size.width / 2)
            origin.y = newCenter.y - (size.height / 2)
        }
    }
}
var square = Rect(origin: Point(x: 0.0, y: 0.0),
    size: Size(width: 10.0, height: 10.0))
let initialSquareCenter = square.center
square.center = Point(x: 15.0, y: 15.0)
print("square.origin is now at (\(square.origin.x), \(square.origin.y))")
// 输出 "square.origin is now at (10.0, 10.0)”

这个例子定义了 3 个结构体来描述几何形状:

Point 封装了一个 (x, y) 的坐标
Size 封装了一个 width 和一个 height
Rect 表示一个有原点和尺寸的矩形
Rect也提供了一个名为center 的计算属性。一个矩形的中心点可以从原点(origin)和大小(size)算出,所以不需要将它以显式声明的 Point 来保存。Rect的计算属性 center 提供了自定义的 gettersetter来获取和设置矩形的中心点,就像它有一个存储属性一样。

上述例子中创建了一个名为 squareRect 实例,初始值原点是(0, 0),宽度高度都是 10。如下图中蓝色正方形所示。

squarecenter 属性可以通过点运算符(square.center)来访问,这会调用该属性的getter 来获取它的值。跟直接返回已经存在的值不同,getter实际上通过计算然后返回一个新的 Point来表示 square 的中心点。如代码所示,它正确返回了中心点 (5, 5)

center 属性之后被设置了一个新的值 (15, 15),表示向右上方移动正方形到如下图橙色正方形所示的位置。设置属性center的值会调用它的 setter 来修改属性originxy的值,从而实现移动正方形到新的位置。

便捷 setter 声明

如果计算属性的 setter 没有定义表示新值的参数名,则可以使用默认名称 newValue。下面是使用了便捷setter 声明的Rect 结构体代码:

struct AlternativeRect {
    var origin = Point()
    var size = Size()
    var center: Point {
        get {
            let centerX = origin.x + (size.width / 2)
            let centerY = origin.y + (size.height / 2)
            return Point(x: centerX, y: centerY)
        }
        set {
            origin.x = newValue.x - (size.width / 2)
            origin.y = newValue.y - (size.height / 2)
        }
    }
}

只读计算属性

只有 getter 没有 setter 的计算属性就是只读计算属性。只读计算属性总是返回一个值,可以通过点运算符访问,但不能设置新的值。

注意
必须使用 var关键字定义计算属性,包括只读计算属性,因为它们的值不是固定的。let 关键字只用来声明常量属性,表示初始化后再也无法修改的值。

只读计算属性的声明可以去掉get 关键字和花括号:

struct Cuboid {
    var width = 0.0, height = 0.0, depth = 0.0
    var volume: Double {
        return width * height * depth
    }
}
let fourByFiveByTwo = Cuboid(width: 4.0, height: 5.0, depth: 2.0)
print("the volume of fourByFiveByTwo is \(fourByFiveByTwo.volume)")
// 输出 "the volume of fourByFiveByTwo is 40.0"

类型属性

实例属性属于一个特定类型的实例,每创建一个实例,实例都拥有属于自己的一套属性值,实例之间的属性相互独立。

也可以为类型本身定义属性,无论创建了多少个该类型的实例,这些属性都只有唯一一份。这种属性就是类型属性。类型属性用于定义某个类型所有实例共享的数据,比如所有实例都能用的一个常量(就像 C 语言中的静态常量),或者所有实例都能访问的一个变量(就像 C 语言中的静态变量)。
存储型类型属性可以是变量或常量,计算型类型属性跟实例的计算型属性一样只能定义成变量属性。

注意
跟实例的存储型属性不同,必须给存储型类型属性指定默认值,因为类型本身没有构造器,也就无法在初始化过程中使用构造器给类型属性赋值。
存储型类型属性是延迟初始化的,它们只有在第一次被访问的时候才会被初始化。即使它们被多个线程同时访问,系统也保证只会对其进行一次初始化,并且不需要对其使用 lazy 修饰符。

类型属性语法

在 C 或 Objective-C 中,与某个类型关联的静态常量和静态变量,是作为全局(

global

)静态变量定义的。但是在 Swift 中,类型属性是作为类型定义的一部分写在类型最外层的花括号内,因此它的作用范围也就在类型支持的范围内。

使用关键字 static 来定义类型属性。在为类定义计算型类型属性时,可以改用关键字 class 来支持子类对父类的实现进行重写。下面的例子演示了存储型和计算型类型属性的语法:

struct SomeStructure {
    static var storedTypeProperty = "Some value."
    static var computedTypeProperty: Int {
        return 1
    }
}
enum SomeEnumeration {
    static var storedTypeProperty = "Some value."
    static var computedTypeProperty: Int {
        return 6
    }
}
class SomeClass {
    static var storedTypeProperty = "Some value."
    static var computedTypeProperty: Int {
        return 27
    }
    class var overrideableComputedTypeProperty: Int {
        return 107
    }
}

注意
例子中的计算型类型属性是只读的,但也可以定义可读可写的计算型类型属性,跟计算型实例属性的语法相同。

获取和设置类型属性的值

跟实例属性一样,类型属性也是通过点运算符来访问。但是,类型属性是通过类型本身来访问,而不是通过实例。比如:

print(SomeStructure.storedTypeProperty)
// 输出 "Some value."
SomeStructure.storedTypeProperty = "Another value."
print(SomeStructure.storedTypeProperty)
// 输出 "Another value.”
print(SomeEnumeration.computedTypeProperty)
// 输出 "6"
print(SomeClass.computedTypeProperty)
// 输出 "27"

属性观察器

属性观察器:监控和响应属性值的变化,每次属性被设置值的时候都会调用属性观察器,即使新值和当前值相同的时候也不例外。

可以为除了延迟存储属性之外的其他存储属性添加属性观察器,也可以通过重写属性的方式为继承的属性(包括存储属性和计算属性)添加属性观察器。你不必为非重写的计算属性添加属性观察器,因为可以通过它的 setter 直接监控和响应值的变化。

可以为属性添加如下的一个或全部观察器:

  • willSet 在新的值被设置之前调用
  • didSet 在新的值被设置之后立即调用

willSet 观察器会将新的属性值作为常量参数传入,在willSet 的实现代码中可以为这个参数指定一个名称,如果不指定则参数仍然可用,这时使用默认名称newValue 表示。

同样,didSet 观察器会将旧的属性值作为参数传入,可以为该参数命名或者使用默认参数名 oldValue。如果在didSet 方法中再次对该属性赋值,那么新值会覆盖旧的值。

面试点

注意
父类的属性在子类的构造器中被赋值时,它在父类中的 willSetdidSet 观察器会被调用,随后才会调用子类的观察器。在父类初始化方法调用之前,子类给属性赋值时,观察器不会被调用。

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