Swift-枚举

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枚举为一组相关的值定义了一个共同的类型,使我们在代码中以类型安全的方式来使用这些值。

Swift中的枚举非常灵活,不必给每一个枚举成员提供一个值。如果给枚举成员提供一个原始值,则该值的类型可以是字符串,字符,或者是一个整形值或者浮点值。

此外,枚举成员可以指定任意类型的关联值存储到枚举成员中,就像其他语言中的联合体和变量。可以在一个枚举中定义一组相关的枚举成员,每一个枚举成员都可以有适当类型的关联值。

在Swift中,枚举类型是一等类型。它们采用了很多在传统上只被类所支持的特性,例如计算属性,用于提供枚举值的附加信息,实例方法,用于提供和枚举值相联的功能。枚举也可以定义构造函数来提供一个初始值,可以在原始实现的基础上扩展它们的功能,还可以遵循协议来提供标准功能。

本文涉及到的内容有:枚举语法使用Switch语句匹配枚举值关联值原始值递归枚举

枚举语法

使用enum关键词来创建枚举并且把它们的整个定义放在一对大括号内,如下:

enum CompassPoint {
	case north
	case south
	case east
	case west
}

枚举中定义的值(如:northsoutheastwest)是这个枚举的成员。可以使用case关键字来定义一个新的枚举成员值。

注: Swift的枚举成员子在被创建时不会被赋予一个默认的整形值。在上面的CompassPoint例子中,northsoutheadtwest不会被隐式的赋值为0123。相反,这些枚举成员本身就是完备的值,这些值的类型是已经明确定义好的CompassPoint类型。

多个成员值可以出现在同一行上,用逗号隔开,如下:

enum Planet {
	case mercury, venus, earth, mars, jupiter, saturn, uranus, neptune
}

每个枚举定义了一个全新的类型。像Swift中其他类型一样。它们的名字应该以一个大写字母开头。给枚举类型起一个单数名字而不是复数名字,以便于:

var directionToHead = CompassPoint.west
directionToHead = .east

当申明的变量的类型被已知时,再次为其赋值可以省略枚举类型名。

使用Switch语法匹配枚举值

可以使用switch语句匹配单个枚举值:

directionToHead = .south
switch directionToHead {
	case .north:
	    print("Lots of planets have a north")
	case .south:
	    print("Watch out for penguins")
	case .east:
	    print("Where the sun rises")
	case .west:
	    print("Where the skies are blue")
}
// 打印 "Watch out for penguins”

注: 上述枚举中并未使用default分支,因为列举了所有情况,便可以省略default分支,不然会编译错误

关联值

可以定义Swift枚举来储存任意类型的关联值,如果需要的话,每个枚举成员的关联值类型可以各不相同。枚举的这种特性跟其他语言中的可识别联合,标签联合或者变体相似。

例如,假设一个库存跟踪系统需要利用两种不同类型的条形码来跟踪商品。有些商品上标有使用09的数字的URC格式的一维条形码。另外一种是QR码格式的二维码,它可以使用任何ISO 8859-1 字符,并且可以编码一个最多拥有2953个字符的字符串,在Swift中,使用如下方式定义表示两种商品条形码的枚举:

enum Barcode {
	case upc(Int, Int, Int, Int)
	case qrCode(String)
}

以上代码可以这么理解:“定义一个名为Barcode的枚举类型,它的一个成员值是具有(Int, Int, Int, Int)类型关联值的upc,另一个成员值是具有String类型关联值的qrCode。”

这个定义不提供任何IntString类型的关联值,它只是定义了,当Barcode常量和变量等于Barcode.upcBarcode.quCode时,可以存储的相关值的类型。

var productBarcode = Barcode.upc(8, 85909, 51226, 3)
productBarcode = .qrCode("ABCDEFGHIJKLMNOP")

像先前那样,可以使用一个switch语句来检查不同的条形码类型。然而,这一次,关联值可以被提取出来作为switch语句一部分。你可以在switch的case分支代码中提取每个关联值作为一个常量(用let前缀)或者作为一个变量(用var前缀)来使用:

switch productBarcode {
case .upc(let numberSystem, let manufacturer, let product, let check):
    print("UPC: \(numberSystem), \(manufacturer), \(product), \(check).")
case .qrCode(let productCode):
    print("QR code: \(productCode).")
}
// 打印 "QR code: ABCDEFGHIJKLMNOP."

如果一个枚举成员的所有关联值都被提取为常量,或者都被提取为常量,为了简洁,你可以只在成员名称前标注一个let或者var比如:

switch productBarcode {
case let .upc(numberSystem, manufacturer, product, check):
    print("UPC: \(numberSystem), \(manufacturer), \(product), \(check).")
case let .qrCode(productCode):
    print("QR code: \(productCode).")
}
// 输出 "QR code: ABCDEFGHIJKLMNOP."

原始值

作为关联值的替代选择,枚举成员可以被原始值(默认值)预填充,这些原始值的类型必须相同。 如下:

enum ASCIIControlCharacter: Character {
    case tab = "\t"
    case lineFeed = "\n"
    case carriageReturn = "\r"
}

枚举类型 ASCIIControlCharacter 的原始值类型被定义为 Character,并设置了一些比较常见的 ASCII 控制字符。

原始值可以是字符串、字符,或者任意整形值或浮点值。每个原始值在枚举声明中必须是唯一的。

注: 原始值和关联值是不同的。原始值是在定义枚举时被预填充的值,像上述三个 ASCII 码。对于一个特定的枚举成员,它的原始值始终不变。关联值是创建一个基于枚举成员的常量或变量时才设置的值,枚举成员的关联值可以变化。

原始值的隐藏赋值

在使用原始值为整数护着字符串类型的枚举时,不需要显式的为每一个枚举成员设置原始值,Swift会自动赋值。

例如,当使用整数作为原始值时,隐式赋值的依次递增1,如果第一个枚举成员没有设置原始值,其原始值为0

enum Planet: Int {
    case mercury = 1, venus, earth, mars, jupiter, saturn, uranus, neptune
}

在上面的例子中,Plant.mercury 的显式原始值为 1Planet.venus 的隐式原始值为 2,依次类推。

而当使用字符串作为枚举类型的原始值时,每个枚举成员的隐式原始值为该枚举成员的名称。下面的例子是 CompassPoint 枚举的细化,使用字符串类型的原始值来表示各个方向的名称:

enum CompassPoint: String {
    case north, south, east, west
}

上面例子中,CompassPoint.south 拥有隐式原始值 south,依次类推。

使用枚举成员的 rawValue 属性可以访问该枚举成员的原始值:

let earthsOrder = Planet.earth.rawValue
// earthsOrder 值为 3

let sunsetDirection = CompassPoint.west.rawValue
// sunsetDirection 值为 "west"

使用原始值初始化枚举实例

如果在定义枚举类型的时候使用了原始值,那么将会自动获得一个初始化方法,这个方法接受一个叫做rawValue的参数,参数类型即为原始值类型,返回值则是枚举成员或者nil

这个例子利用原始值7创建了枚举成员uranus如下:

let possiblePlanet = Planet(rawValue: 7)
// possiblePlanet 类型为 Planet? 值为 Planet.uranus

然而,并非所有Int值都能可以找到一个匹配的行星。因此原始值构造器总是返回一个可选的枚举成员。在上面的例子中,possiblePlanetPlanet?类型,或者说可选的Planet

注: 原始值构造器是一个可失败的构造器。因为并不是每一个原始值都有与之对应的枚举成员。如果你试图寻找一个位置为11的行星,通过原始值构造器返回的可选Planet值将是nil

let positionToFind = 11
if let somePlanet = Planet(rawValue: positionToFind) {
    switch somePlanet {
    case .earth:
        print("Mostly harmless")
    default:
        print("Not a safe place for humans")
    }
} else {
    print("There isn't a planet at position \(positionToFind)")
}
// 输出 "There isn't a planet at position 11

递归枚举

递归枚举是一种枚举类型,它有一个或多个枚举成员使用该枚举类型的实例作为关联值。使用递归枚举时,编译器会插入一个间接层。你可以在枚举成员前加上indirect来表示该成员可递归。

例如下面例子中,枚举类型存储了简单的算术表达式:

enum ArithmeticExpression {
    case number(Int)
    indirect case addition(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
    indirect case multiplication(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
}

你也可以在枚举类型开头加上 indirect 关键字来表明它的所有成员都是可递归的:

indirect enum ArithmeticExpression {
    case number(Int)
    case addition(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
    case multiplication(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
}

上面定义的枚举类型可以存储三种算术表达式:纯数字、两个表达式相加、两个表达式想乘。枚举成员additionmultiplication的关联值也是算术表达式--这些关联值使得嵌套表达式成为可能。例如,表达式(5 + 4) * 2,乘号右边是一个数字,左边则是另一个表达式。因为数据是嵌套的,因而用来存储数据的枚举类型也需要支持这种嵌套--这意味着枚举类型需要支持递归。下面的代码展示了使用ArithmeticExpression这个递归枚举创建表达式(5 + 4) * 2

let five = ArithmeticExpression.number(5)
let four = ArithmeticExpression.number(4)
let sum = ArithmeticExpression.addition(five, four)
let product = ArithmeticExpression.multiplication(sum, ArithmeticExpression.number(2))

要操作具有递归性质的数据结构,使用递归函数是一种直接了当的方式。例如,下面是一个对算术表达式求值的函数:

func evaluate(_ expression: ArithmeticExpression) -> Int {
    switch expression {
    case let .number(value):
        return value
    case let .addition(left, right):
        return evaluate(left) + evaluate(right)
    case let .multiplication(left, right):
        return evaluate(left) * evaluate(right)
    }
}

print(evaluate(product))
// 打印 "18"

该函数如果遇到纯数字,就直接返回该数字的值。如果遇到的是加法或乘法运算,则分别计算左边表达式和右边表达式的值,然后相加或相乘