iOS 學習 Swift 教程- 2.8 枚舉(Enumerations)

前言:
本篇文章的目的,在于記錄學習過程,敦促自己,方便查看。

練習工具:Playground
學習網站: swift51

本頁內容包括:

枚舉為一組相關的值定義了一個共同的類型,使你可以在你的代碼中以類型安全的方式來使用這些值。

如果你熟悉 C 語言,你會知道在 C 語言中,枚舉會為一組整型值分配相關聯的名稱。Swift 中的枚舉更加靈活,不必給每一個枚舉成員提供一個值。如果給枚舉成員提供一個值(稱為“原始”值),則該值的類型可以是字符串,字符,或是一個整型值或浮點數。

此外,枚舉成員可以指定任意類型的關聯值存儲到枚舉成員中,就像其他語言中的聯合體(unions)和變體(variants)。你可以在一個枚舉中定義一組相關的枚舉成員,每一個枚舉成員都可以有適當類型的關聯值。

在 Swift 中,枚舉類型是一等(first-class)類型。它們采用了很多在傳統上只被類(class)所支持的特性,例如計算屬性(computed properties),用于提供枚舉值的附加信息,實例方法(instance methods),用于提供和枚舉值相關聯的功能。枚舉也可以定義構造函數(initializers)來提供一個初始值;可以在原始實現的基礎上擴展它們的功能;還可以遵循協議(protocols)來提供標準的功能。

想了解更多相關信息,請參見屬性方法構造過程擴展協議

枚舉語法

使用enum關鍵詞來創建枚舉并且把它們的整個定義放在一對大括號內:

 enum SomeEnumeration {
     // 枚舉定義放在這里
 }

下面是用枚舉表示指南針四個方向的例子:

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

枚舉中定義的值(如 north,south,east和west)是這個枚舉的成員值(或成員)。你可以使用case關鍵字來定義一個新的枚舉成員值。

注意
與 C 和 Objective-C 不同,Swift 的枚舉成員在被創建時不會被賦予一個默認的整型值。在上面的CompassPoint例子中,north,south,east和west不會被隱式地賦值為0,1,2和3。相反,這些枚舉成員本身就是完備的值,這些值的類型是已經明確定義好的CompassPoint類型。

多個成員值可以出現在同一行上,用逗號隔開:

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

每個枚舉定義了一個全新的類型。像 Swift 中其他類型一樣,它們的名字(例如CompassPoint和Planet)應該以一個大寫字母開頭。給枚舉類型起一個單數名字而不是復數名字,以便于讀起來更加容易理解:

 var directionToHead = CompassPoint.west

directionToHead的類型可以在它被CompassPoint的某個值初始化時推斷出來。一旦directionToHead被聲明為CompassPoint類型,你可以使用更簡短的點語法將其設置為另一個CompassPoint的值:

 directionToHead = .east

當directionToHead的類型已知時,再次為其賦值可以省略枚舉類型名。在使用具有顯式類型的枚舉值時,這種寫法讓代碼具有更好的可讀性。

使用 Switch 語句匹配枚舉值

你可以使用switch語句匹配單個枚舉值:

 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”

你可以這樣理解這段代碼:

“判斷directionToHead的值。當它等于.north,打印“Lots of planets have a north”。當它等于.south,打印“Watch out for penguins”。”

……以此類推。

正如在控制流中介紹的那樣,在判斷一個枚舉類型的值時,switch語句必須窮舉所有情況。如果忽略了.west這種情況,上面那段代碼將無法通過編譯,因為它沒有考慮到CompassPoint的全部成員。強制窮舉確保了枚舉成員不會被意外遺漏。

當不需要匹配每個枚舉成員的時候,你可以提供一個default分支來涵蓋所有未明確處理的枚舉成員:

 let somePlanet = Planet.earth
 switch somePlanet {
 case .earth:
     print("Mostly harmless")
 default:
     print("Not a safe place for humans")
 }
 // 打印 "Mostly harmless”

關聯值

上一小節的例子演示了如何定義和分類枚舉的成員。你可以為Planet.earth設置一個常量或者變量,并在賦值之后查看這個值。然而,有時候能夠把其他類型的關聯值和成員值一起存儲起來會很有用。這能讓你連同成員值一起存儲額外的自定義信息,并且你每次在代碼中使用該枚舉成員時,還可以修改這個關聯值。

你可以定義 Swift 枚舉來存儲任意類型的關聯值,如果需要的話,每個枚舉成員的關聯值類型可以各不相同。枚舉的這種特性跟其他語言中的可識別聯合(discriminated unions),標簽聯合(tagged unions),或者變體(variants)相似。

例如,假設一個庫存跟蹤系統需要利用兩種不同類型的條形碼來跟蹤商品。有些商品上標有使用0到9的數字的 UPC 格式的一維條形碼。每一個條形碼都有一個代表“數字系統”的數字,該數字后接五位代表“廠商代碼”的數字,接下來是五位代表“產品代碼”的數字。最后一個數字是“檢查”位,用來驗證代碼是否被正確掃描:

其他商品上標有 QR 碼格式的二維碼,它可以使用任何 ISO 8859-1 字符,并且可以編碼一個最多擁有 2,953 個字符的字符串:

這便于庫存跟蹤系統用包含四個整型值的元組存儲 UPC 碼,以及用任意長度的字符串儲存 QR 碼。

在 Swift 中,使用如下方式定義表示兩種商品條形碼的枚舉:

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

以上代碼可以這么理解:

“定義一個名為Barcode的枚舉類型,它的一個成員值是具有(Int,Int,Int,Int)類型關聯值的upc,另一個成員值是具有String類型關聯值的qrCode。”

這個定義不提供任何Int或String類型的關聯值,它只是定義了,當Barcode常量和變量等于Barcode.upc或Barcode.qrCode時,可以存儲的關聯值的類型。

 然后可以使用任意一種條形碼類型創建新的條形碼,例如:

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

上面的例子創建了一個名為productBarcode的變量,并將Barcode.upc賦值給它,關聯的元組值為(8, 85909, 51226, 3)。

同一個商品可以被分配一個不同類型的條形碼,例如:

 productBarcode = .qrCode("ABCDEFGHIJKLMNOP")

這時,原始的Barcode.upc和其整數關聯值被新的Barcode.qrCode和其字符串關聯值所替代。Barcode類型的常量和變量可以存儲一個.upc或者一個.qrCode(連同它們的關聯值),但是在同一時間只能存儲這兩個值中的一個。

像先前那樣,可以使用一個 switch 語句來檢查不同的條形碼類型。然而,這一次,關聯值可以被提取出來作為 switch 語句的一部分。你可以在switch的 case 分支代碼中提取每個關聯值作為一個常量(用let前綴)或者作為一個變量(用var前綴)來使用:

 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."

如果一個枚舉成員的所有關聯值都被提取為常量,或者都被提取為變量,為了簡潔,你可以只在成員名稱前標注一個let或者var:

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

原始值

關聯值小節的條形碼例子中,演示了如何聲明存儲不同類型關聯值的枚舉成員。作為關聯值的替代選擇,枚舉成員可以被默認值(稱為原始值)預填充,這些原始值的類型必須相同。

這是一個使用 ASCII 碼作為原始值的枚舉:

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

枚舉類型ASCIIControlCharacter的原始值類型被定義為Character,并設置了一些比較常見的 ASCII 控制字符。Character的描述詳見字符串和字符部分。

注意
原始值和關聯值是不同的。原始值是在定義枚舉時被預先填充的值,像上述三個 ASCII 碼。對于一個特定的枚舉成員,它的原始值始終不變。關聯值是創建一個基于枚舉成員的常量或變量時才設置的值,枚舉成員的關聯值可以變化。


原始值的隱式賦值

在使用原始值為整數或者字符串類型的枚舉時,不需要顯式地為每一個枚舉成員設置原始值,Swift 將會自動為你賦值。

例如,當使用整數作為原始值時,隱式賦值的值依次遞增1。如果第一個枚舉成員沒有設置原始值,其原始值將為0。

下面的枚舉是對之前Planet這個枚舉的一個細化,利用整型的原始值來表示每個行星在太陽系中的順序:

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

在上面的例子中,Plant.mercury的顯式原始值為1,Planet.venus的隱式原始值為2,依次類推。

當使用字符串作為枚舉類型的原始值時,每個枚舉成員的隱式原始值為該枚舉成員的名稱。

下面的例子是CompassPoint枚舉的細化,使用字符串類型的原始值來表示各個方向的名稱:

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

上面例子中,CompassPoint.south擁有隱式原始值south,依次類推。

使用枚舉成員的rawValue屬性可以訪問該枚舉成員的原始值:

 let earthsOrder = Planet.earth.rawValue
 // earthsOrder 值為 3
 
 let sunsetDirection = CompassPoint.west.rawValue
 // sunsetDirection 值為 "west"

使用原始值初始化枚舉實例

如果在定義枚舉類型的時候使用了原始值,那么將會自動獲得一個初始化方法,這個方法接收一個叫做rawValue的參數,參數類型即為原始值類型,返回值則是枚舉成員或nil。你可以使用這個初始化方法來創建一個新的枚舉實例。

這個例子利用原始值7創建了枚舉成員uranus:

 let possiblePlanet = Planet(rawValue: 7)
 // possiblePlanet 類型為 Planet? 值為 Planet.uranus

然而,并非所有Int值都可以找到一個匹配的行星。因此,原始值構造器總是返回一個可選的枚舉成員。在上面的例子中,possiblePlanet是Planet?類型,或者說“可選的Planet”。

注意
原始值構造器是一個可失敗構造器,因為并不是每一個原始值都有與之對應的枚舉成員。更多信息請參見可失敗構造器

如果你試圖尋找一個位置為11的行星,通過原始值構造器返回的可選Planet值將是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)")
 }
 // 輸出 "There isn't a planet at position 11

這個例子使用了可選綁定(optional binding),試圖通過原始值11來訪問一個行星。if let somePlanet = Planet(rawValue: 11)語句創建了一個可選Planet,如果可選Planet的值存在,就會賦值給somePlanet。在這個例子中,無法檢索到位置為11的行星,所以else分支被執行。

遞歸枚舉

遞歸枚舉是一種枚舉類型,它有一個或多個枚舉成員使用該枚舉類型的實例作為關聯值。使用遞歸枚舉時,編譯器會插入一個間接層。你可以在枚舉成員前加上indirect來表示該成員可遞歸。

例如,下面的例子中,枚舉類型存儲了簡單的算術表達式:

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

你也可以在枚舉類型開頭加上indirect關鍵字來表明它的所有成員都是可遞歸的:

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

上面定義的枚舉類型可以存儲三種算術表達式:純數字、兩個表達式相加、兩個表達式相乘。枚舉成員addition和multiplication的關聯值也是算術表達式——這些關聯值使得嵌套表達式成為可能。例如,表達式(5 + 4) * 2,乘號右邊是一個數字,左邊則是另一個表達式。因為數據是嵌套的,因而用來存儲數據的枚舉類型也需要支持這種嵌套——這意味著枚舉類型需要支持遞歸。下面的代碼展示了使用ArithmeticExpression這個遞歸枚舉創建表達式(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))

要操作具有遞歸性質的數據結構,使用遞歸函數是一種直截了當的方式。例如,下面是一個對算術表達式求值的函數:

 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"

函數如果遇到純數字,就直接返回該數字的值。如果遇到的是加法或乘法運算,則分別計算左邊表達式和右邊表達式的值,然后相加或相乘。

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