Swift枚举

CObjective-C中的枚举相比,Swift枚举功能更强大。它支持很多只有才有的特性,如:PropertiesMethodsInitializationExtensionsProtocols...

  • 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rawValueString类型,而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"rawValue(原始值 )
Swift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rawValueget();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;而在rawValueget()中,rawValueInt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.THUWEEK类型的,而WEEK.THU.rawValueString类型的。

  • 枚举中init?( )

  1. 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。

  1. 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

0count-1依次与index作比较:

  • 如果相等构建对应的枚举
  • 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

  1. 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) :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

  1. 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)
  1. 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),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
  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

  1. 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字节则需要+1

 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),circlesquare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+ 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

  1. 枚举嵌套枚举的大小
    比较特殊:取决于内层枚举的大小字节对齐

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

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

  1. 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:普通枚举大小在编译时期就确定好的,而这里的递归枚举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。

  1. 本质:在上分配一块内存,存储一个指向case的值地址
递归枚举的内存结构

定义一个简单的递归枚举变量,分析SILindirect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:在空间上分配内存区域存放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

  1. 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
  1. enum要用@objc修饰
  2. 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,
};

OC文件中就可以直接使用

OC中使用Swift的enum
  1. 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
  1. 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
  1. 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
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