Swift 结构体

在前面的课程中，我们已经学习了 Swift 中的类。本节课将介绍结构体（struct）的使用。虽然从表面上看，结构体和类非常相似，但在选择使用哪种类型时，需要理解一些重要的区别。本节课将讲解如何声明和使用结构体，探讨结构体与类之间的差异，并引入值类型和引用类型的概念。

Swift 结构体概览

与类一样，结构体是面向对象编程的基础，提供了一种将数据和功能封装为可重用实例的方式。结构体的声明方式与类类似，唯一的不同是使用 struct 关键字代替 class 关键字。例如，下面的代码定义了一个简单的结构体，包含一个 String 类型的变量、一个初始化器和一个方法：

1struct SampleStruct {
2    
3    var name: String
4    
5    init(name: String) {
6        self.name = name
7    }
8    
9    func buildHelloMsg() -> String {
10        return "Hello " + name
11    }
12}

将上述结构体声明与对应的类声明进行比较：

1class SampleClass {
2    
3    var name: String
4    
5    init(name: String) {
6        self.name = name
7    }
8    
9    func buildHelloMsg() -> String {
10        return "Hello " + name
11    }
12}

除了使用 struct 关键字替代 class 外，两者的声明完全相同。两种类型的实例也使用相同的语法创建：

1let myStruct = SampleStruct(name: "Mark")
2let myClass = SampleClass(name: "Mark")

与类类似，结构体也可以被扩展，能够遵循协议，并且可以包含初始化器。

由于类和结构体具有高度的相似性，因此理解它们之间的区别至关重要。在深入探讨最重要的区别之前，首先需要了解 值类型 和 引用类型 的概念。

值类型 vs 引用类型

尽管结构体和类在外观上相似，但当结构体或类的实例被复制或作为参数传递给方法或函数时，它们的行为存在显著差异。这是因为结构体实例是值类型，而类实例是引用类型。

当一个结构体实例被复制或传递给方法时，会创建该实例的一个完整副本，包括其中包含的所有数据。这意味着副本拥有自己独立的数据版本，与原始结构体实例无关。换句话说，在运行的应用程序中，可以存在多个结构体实例的副本，每个副本都持有其自身独立的数据副本。对其中一个副本的修改不会影响其他副本。

相比之下，当一个类实例被复制或作为参数传递时，仅复制或传递的是指向该类实例在内存中位置的引用。通过这些引用对实例所做的任何更改，都会作用于同一个实例。换句话说，只有一个类实例，但可能有多个引用指向它。通过任意一个引用对实例数据进行修改，所有其他引用看到的数据也会随之改变。

为了直观展示值类型和引用类型的行为，考虑以下代码：

1struct SampleStruct {
2    
3    var name: String
4    
5    init(name: String) {
6        self.name = name
7    }
8    
9    func buildHelloMsg() -> String {
10        return "Hello " + name
11    }
12}
13
14let myStruct1 = SampleStruct(name: "Mark")
15print(myStruct1.name)

执行这段代码后，输出结果为 “Mark”。现在修改代码，创建 myStruct1 的一个副本，修改其 name 属性，并分别打印两个实例的名称：

1struct SampleStruct {
2    
3    var name: String
4    
5    init(name: String) {
6        self.name = name
7    }
8    
9    func buildHelloMsg() -> String {
10        return "Hello " + name
11    }
12}
13
14let myStruct1 = SampleStruct(name: "Mark")
15var myStruct2 = myStruct1
16myStruct2.name = "David"
17
18print(myStruct1.name)
19print(myStruct2.name)

执行后，输出结果为：

1Mark
2David

显然，名称的更改只影响了 myStruct2，因为它是 myStruct1 的一个实际副本，拥有自己的数据副本，如图所示：

再来看类的例子：

1class SampleClass {
2    
3    var name: String
4    
5    init(name: String) {
6        self.name = name
7    }
8    
9    func buildHelloMsg() -> String {
10        return "Hello " + name
11    }
12}
13
14let myClass1 = SampleClass(name: "Mark")
15var myClass2 = myClass1
16myClass2.name = "David"
17
18print(myClass1.name)
19print(myClass2.name)

执行后，输出结果为：

1David
2David

在这种情况下，name 属性的更改同时反映在 myClass1 和 myClass2 上，因为两者都是指向同一个类实例的引用，如图所示：

除了上述值类型和引用类型的区别外，结构体不支持继承和子类化，即一个结构体无法从另一个结构体继承。此外，结构体不能包含析构器（deinit）方法。最后，虽然可以在运行时识别类实例的类型，但无法对结构体做同样的操作。

注意： 通常情况下，除非需要类特有的功能，否则应优先使用结构体。

总结

Swift 的结构体和类都提供了创建实例的机制，用于定义属性、存储值并定义方法。尽管两者看起来很相似，但在实例被复制或传递给方法时，行为上有显著差异。类属于引用类型，而结构体属于值类型。当复制或传递结构体实例时，会创建一个全新的实例，包含独立的数据副本；而类实例则是通过引用传递或复制，所有引用都指向同一个实例。类独有的特性还包括支持继承、析构器以及在运行时识别类型的能力。

课程回顾

• 当传递值类型实例作为参数时，实际传递的是该实例的副本。

• 对某个值类型实例副本的修改，不会影响原始实例或其他副本。

• 传递引用类型实例时，传递的是对原始实例的引用，而非副本。

• 对任一引用所做的修改，都会反映在所有其他引用上。

• 结构体使用 struct 关键字声明。

• 结构体实例是值类型。

• 类实例是引用类型。

测验

完成以下测验，以确保你理解了类与结构体之间的区别。