屬性 (Properties)

1.0 翻譯：shinyzhu 校對：pp-prog yangsiy

2.0 翻譯+校對：yangsiy

2.1 翻譯：buginux 校對：shanks，2015-10-29

2.2 翻譯：saitjr，2016-04-11，SketchK 2016-05-13

3.0.1，shanks，2016-11-12

本頁包含內(nèi)容：

• 存儲屬性
• 計(jì)算屬性
• 屬性觀察器
• 全局變量和局部變量
• 類型屬性

屬性將值跟特定的類、結(jié)構(gòu)或枚舉關(guān)聯(lián)。存儲屬性存儲常量或變量作為實(shí)例的一部分，而計(jì)算屬性計(jì)算（不是存儲）一個值。計(jì)算屬性可以用于類、結(jié)構(gòu)體和枚舉，存儲屬性只能用于類和結(jié)構(gòu)體。

存儲屬性和計(jì)算屬性通常與特定類型的實(shí)例關(guān)聯(lián)。但是，屬性也可以直接作用于類型本身，這種屬性稱為類型屬性。

另外，還可以定義屬性觀察器來監(jiān)控屬性值的變化，以此來觸發(fā)一個自定義的操作。屬性觀察器可以添加到自己定義的存儲屬性上，也可以添加到從父類繼承的屬性上。

存儲屬性

簡單來說，一個存儲屬性就是存儲在特定類或結(jié)構(gòu)體實(shí)例里的一個常量或變量。存儲屬性可以是變量存儲屬性（用關(guān)鍵字 var 定義），也可以是常量存儲屬性（用關(guān)鍵字 let 定義）。

可以在定義存儲屬性的時候指定默認(rèn)值，請參考默認(rèn)構(gòu)造器一節(jié)。也可以在構(gòu)造過程中設(shè)置或修改存儲屬性的值，甚至修改常量存儲屬性的值，請參考構(gòu)造過程中常量屬性的修改一節(jié)。

下面的例子定義了一個名為 FixedLengthRange 的結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體用于描述整數(shù)的范圍，且這個范圍值在被創(chuàng)建后不能被修改.

struct FixedLengthRange {
    var firstValue: Int
    let length: Int
}
var rangeOfThreeItems = FixedLengthRange(firstValue: 0, length: 3)
// 該區(qū)間表示整數(shù)0，1，2
rangeOfThreeItems.firstValue = 6
// 該區(qū)間現(xiàn)在表示整數(shù)6，7，8

FixedLengthRange 的實(shí)例包含一個名為 firstValue 的變量存儲屬性和一個名為 length 的常量存儲屬性。在上面的例子中，length 在創(chuàng)建實(shí)例的時候被初始化，因?yàn)樗且粋€常量存儲屬性，所以之后無法修改它的值。

常量結(jié)構(gòu)體的存儲屬性

如果創(chuàng)建了一個結(jié)構(gòu)體的實(shí)例并將其賦值給一個常量，則無法修改該實(shí)例的任何屬性，即使有屬性被聲明為變量也不行：

let rangeOfFourItems = FixedLengthRange(firstValue: 0, length: 4)
// 該區(qū)間表示整數(shù)0，1，2，3
rangeOfFourItems.firstValue = 6
// 盡管 firstValue 是個變量屬性，這里還是會報(bào)錯

因?yàn)?rangeOfFourItems 被聲明成了常量（用 let 關(guān)鍵字），即使 firstValue 是一個變量屬性，也無法再修改它了。

這種行為是由于結(jié)構(gòu)體（struct）屬于值類型。當(dāng)值類型的實(shí)例被聲明為常量的時候，它的所有屬性也就成了常量。

屬于引用類型的類（class）則不一樣。把一個引用類型的實(shí)例賦給一個常量后，仍然可以修改該實(shí)例的變量屬性。

延遲存儲屬性

延遲存儲屬性是指當(dāng)?shù)谝淮伪徽{(diào)用的時候才會計(jì)算其初始值的屬性。在屬性聲明前使用 lazy 來標(biāo)示一個延遲存儲屬性。

注意
必須將延遲存儲屬性聲明成變量（使用 var 關(guān)鍵字），因?yàn)閷傩缘某跏贾悼赡茉趯?shí)例構(gòu)造完成之后才會得到。而常量屬性在構(gòu)造過程完成之前必須要有初始值，因此無法聲明成延遲屬性。

延遲屬性很有用，當(dāng)屬性的值依賴于在實(shí)例的構(gòu)造過程結(jié)束后才會知道影響值的外部因素時，或者當(dāng)獲得屬性的初始值需要復(fù)雜或大量計(jì)算時，可以只在需要的時候計(jì)算它。

下面的例子使用了延遲存儲屬性來避免復(fù)雜類中不必要的初始化。例子中定義了 DataImporter 和 DataManager 兩個類，下面是部分代碼：

class DataImporter {
    /*
    DataImporter 是一個負(fù)責(zé)將外部文件中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入的類。
    這個類的初始化會消耗不少時間。
    */
    var fileName = "data.txt"
    // 這里會提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能
}

class DataManager {
    lazy var importer = DataImporter()
    var data = [String]()
    // 這里會提供數(shù)據(jù)管理功能
}

let manager = DataManager()
manager.data.append("Some data")
manager.data.append("Some more data")
// DataImporter 實(shí)例的 importer 屬性還沒有被創(chuàng)建

DataManager 類包含一個名為 data 的存儲屬性，初始值是一個空的字符串（String）數(shù)組。這里沒有給出全部代碼，只需知道 DataManager 類的目的是管理和提供對這個字符串?dāng)?shù)組的訪問即可。

DataManager 的一個功能是從文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)。該功能由 DataImporter 類提供，DataImporter 完成初始化需要消耗不少時間：因?yàn)樗膶?shí)例在初始化時可能要打開文件，還要讀取文件內(nèi)容到內(nèi)存。

DataManager 管理數(shù)據(jù)時也可能不從文件中導(dǎo)入數(shù)據(jù)。所以當(dāng) DataManager 的實(shí)例被創(chuàng)建時，沒必要創(chuàng)建一個 DataImporter 的實(shí)例，更明智的做法是第一次用到 DataImporter 的時候才去創(chuàng)建它。

由于使用了 lazy ，importer 屬性只有在第一次被訪問的時候才被創(chuàng)建。比如訪問它的屬性 fileName 時：

print(manager.importer.fileName)
// DataImporter 實(shí)例的 importer 屬性現(xiàn)在被創(chuàng)建了
// 輸出 "data.txt”

注意
如果一個被標(biāo)記為 lazy 的屬性在沒有初始化時就同時被多個線程訪問，則無法保證該屬性只會被初始化一次。

存儲屬性和實(shí)例變量

如果您有過 Objective-C 經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該知道 Objective-C 為類實(shí)例存儲值和引用提供兩種方法。除了屬性之外，還可以使用實(shí)例變量作為屬性值的后端存儲。

Swift 編程語言中把這些理論統(tǒng)一用屬性來實(shí)現(xiàn)。Swift 中的屬性沒有對應(yīng)的實(shí)例變量，屬性的后端存儲也無法直接訪問。這就避免了不同場景下訪問方式的困擾，同時也將屬性的定義簡化成一個語句。屬性的全部信息——包括命名、類型和內(nèi)存管理特征——都在唯一一個地方（類型定義中）定義。

計(jì)算屬性

除存儲屬性外，類、結(jié)構(gòu)體和枚舉可以定義計(jì)算屬性。計(jì)算屬性不直接存儲值，而是提供一個 getter 和一個可選的 setter，來間接獲取和設(shè)置其他屬性或變量的值。

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))")
// 打印 "square.origin is now at (10.0, 10.0)”

這個例子定義了 3 個結(jié)構(gòu)體來描述幾何形狀：

• Point 封裝了一個 (x, y) 的坐標(biāo)
• Size 封裝了一個 width 和一個 height
• Rect 表示一個有原點(diǎn)和尺寸的矩形

Rect也提供了一個名為center 的計(jì)算屬性。一個矩形的中心點(diǎn)可以從原點(diǎn)（origin）和大?。?code>size）算出，所以不需要將它以顯式聲明的 Point 來保存。Rect 的計(jì)算屬性 center 提供了自定義的 getter 和 setter 來獲取和設(shè)置矩形的中心點(diǎn)，就像它有一個存儲屬性一樣。

上述例子中創(chuàng)建了一個名為 square 的 Rect 實(shí)例，初始值原點(diǎn)是 (0, 0)，寬度高度都是 10。如下圖中藍(lán)色正方形所示。

square 的 center 屬性可以通過點(diǎn)運(yùn)算符（square.center）來訪問，這會調(diào)用該屬性的 getter 來獲取它的值。跟直接返回已經(jīng)存在的值不同，getter 實(shí)際上通過計(jì)算然后返回一個新的 Point 來表示 square 的中心點(diǎn)。如代碼所示，它正確返回了中心點(diǎn) (5, 5)。

center 屬性之后被設(shè)置了一個新的值 (15, 15)，表示向右上方移動正方形到如下圖橙色正方形所示的位置。設(shè)置屬性center的值會調(diào)用它的 setter 來修改屬性 origin 的 x 和 y 的值，從而實(shí)現(xiàn)移動正方形到新的位置。

簡化 setter 聲明

如果計(jì)算屬性的 setter 沒有定義表示新值的參數(shù)名，則可以使用默認(rèn)名稱 newValue。下面是使用了簡化 setter 聲明的 Rect 結(jié)構(gòu)體代碼：

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)
        }
    }
}

只讀計(jì)算屬性

只有 getter 沒有 setter 的計(jì)算屬性就是只讀計(jì)算屬性。只讀計(jì)算屬性總是返回一個值，可以通過點(diǎn)運(yùn)算符訪問，但不能設(shè)置新的值。

注意
必須使用 var 關(guān)鍵字定義計(jì)算屬性，包括只讀計(jì)算屬性，因?yàn)樗鼈兊闹挡皇枪潭ǖ摹?code>let 關(guān)鍵字只用來聲明常量屬性，表示初始化后再也無法修改的值。

只讀計(jì)算屬性的聲明可以去掉 get 關(guān)鍵字和花括號：

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)")
// 打印 "the volume of fourByFiveByTwo is 40.0"

這個例子定義了一個名為 Cuboid 的結(jié)構(gòu)體，表示三維空間的立方體，包含 width、height 和 depth 屬性。結(jié)構(gòu)體還有一個名為 volume 的只讀計(jì)算屬性用來返回立方體的體積。為 volume 提供 setter 毫無意義，因?yàn)闊o法確定如何修改 width、height 和 depth 三者的值來匹配新的 volume。然而，Cuboid 提供一個只讀計(jì)算屬性來讓外部用戶直接獲取體積是很有用的。

屬性觀察器

屬性觀察器監(jiān)控和響應(yīng)屬性值的變化，每次屬性被設(shè)置值的時候都會調(diào)用屬性觀察器，即使新值和當(dāng)前值相同的時候也不例外。

可以為除了延遲存儲屬性之外的其他存儲屬性添加屬性觀察器，也可以通過重寫屬性的方式為繼承的屬性（包括存儲屬性和計(jì)算屬性）添加屬性觀察器。你不必為非重寫的計(jì)算屬性添加屬性觀察器，因?yàn)榭梢酝ㄟ^它的 setter 直接監(jiān)控和響應(yīng)值的變化。 屬性重寫請參考重寫。

可以為屬性添加如下的一個或全部觀察器：

• willSet 在新的值被設(shè)置之前調(diào)用
• didSet 在新的值被設(shè)置之后立即調(diào)用

willSet 觀察器會將新的屬性值作為常量參數(shù)傳入，在 willSet 的實(shí)現(xiàn)代碼中可以為這個參數(shù)指定一個名稱，如果不指定則參數(shù)仍然可用，這時使用默認(rèn)名稱 newValue 表示。

同樣，didSet 觀察器會將舊的屬性值作為參數(shù)傳入，可以為該參數(shù)命名或者使用默認(rèn)參數(shù)名 oldValue。如果在 didSet 方法中再次對該屬性賦值，那么新值會覆蓋舊的值。

注意
父類的屬性在子類的構(gòu)造器中被賦值時，它在父類中的 willSet 和 didSet 觀察器會被調(diào)用，隨后才會調(diào)用子類的觀察器。在父類初始化方法調(diào)用之前，子類給屬性賦值時，觀察器不會被調(diào)用。 有關(guān)構(gòu)造器代理的更多信息，請參考值類型的構(gòu)造器代理和類的構(gòu)造器代理規(guī)則。

下面是一個 willSet 和 didSet 實(shí)際運(yùn)用的例子，其中定義了一個名為 StepCounter 的類，用來統(tǒng)計(jì)一個人步行時的總步數(shù)。這個類可以跟計(jì)步器或其他日常鍛煉的統(tǒng)計(jì)裝置的輸入數(shù)據(jù)配合使用。

class StepCounter {
    var totalSteps: Int = 0 {
        willSet(newTotalSteps) {
            print("About to set totalSteps to \(newTotalSteps)")
        }
        didSet {
            if totalSteps > oldValue  {
                print("Added \(totalSteps - oldValue) steps")
            }
        }
    }
}
let stepCounter = StepCounter()
stepCounter.totalSteps = 200
// About to set totalSteps to 200
// Added 200 steps
stepCounter.totalSteps = 360
// About to set totalSteps to 360
// Added 160 steps
stepCounter.totalSteps = 896
// About to set totalSteps to 896
// Added 536 steps

StepCounter 類定義了一個 Int 類型的屬性 totalSteps，它是一個存儲屬性，包含 willSet 和 didSet 觀察器。

當(dāng) totalSteps 被設(shè)置新值的時候，它的 willSet 和 didSet 觀察器都會被調(diào)用，即使新值和當(dāng)前值完全相同時也會被調(diào)用。

例子中的 willSet 觀察器將表示新值的參數(shù)自定義為 newTotalSteps，這個觀察器只是簡單的將新的值輸出。

didSet 觀察器在 totalSteps 的值改變后被調(diào)用，它把新值和舊值進(jìn)行對比，如果總步數(shù)增加了，就輸出一個消息表示增加了多少步。didSet 沒有為舊值提供自定義名稱，所以默認(rèn)值 oldValue 表示舊值的參數(shù)名。

注意

如果將屬性通過 in-out 方式傳入函數(shù)，willSet 和 didSet 也會調(diào)用。這是因?yàn)?in-out 參數(shù)采用了拷入拷出模式：即在函數(shù)內(nèi)部使用的是參數(shù)的 copy，函數(shù)結(jié)束后，又對參數(shù)重新賦值。關(guān)于 in-out 參數(shù)詳細(xì)的介紹，請參考輸入輸出參數(shù)

全局變量和局部變量

計(jì)算屬性和屬性觀察器所描述的功能也可以用于全局變量和局部變量。全局變量是在函數(shù)、方法、閉包或任何類型之外定義的變量。局部變量是在函數(shù)、方法或閉包內(nèi)部定義的變量。

前面章節(jié)提到的全局或局部變量都屬于存儲型變量，跟存儲屬性類似，它為特定類型的值提供存儲空間，并允許讀取和寫入。

另外，在全局或局部范圍都可以定義計(jì)算型變量和為存儲型變量定義觀察器。計(jì)算型變量跟計(jì)算屬性一樣，返回一個計(jì)算結(jié)果而不是存儲值，聲明格式也完全一樣。

注意
全局的常量或變量都是延遲計(jì)算的，跟延遲存儲屬性相似，不同的地方在于，全局的常量或變量不需要標(biāo)記lazy修飾符。
局部范圍的常量或變量從不延遲計(jì)算。

類型屬性

實(shí)例屬性屬于一個特定類型的實(shí)例，每創(chuàng)建一個實(shí)例，實(shí)例都擁有屬于自己的一套屬性值，實(shí)例之間的屬性相互獨(dú)立。

也可以為類型本身定義屬性，無論創(chuàng)建了多少個該類型的實(shí)例，這些屬性都只有唯一一份。這種屬性就是類型屬性。

類型屬性用于定義某個類型所有實(shí)例共享的數(shù)據(jù)，比如所有實(shí)例都能用的一個常量（就像 C 語言中的靜態(tài)常量），或者所有實(shí)例都能訪問的一個變量（就像 C 語言中的靜態(tài)變量）。

存儲型類型屬性可以是變量或常量，計(jì)算型類型屬性跟實(shí)例的計(jì)算型屬性一樣只能定義成變量屬性。

注意
跟實(shí)例的存儲型屬性不同，必須給存儲型類型屬性指定默認(rèn)值，因?yàn)轭愋捅旧頉]有構(gòu)造器，也就無法在初始化過程中使用構(gòu)造器給類型屬性賦值。
存儲型類型屬性是延遲初始化的，它們只有在第一次被訪問的時候才會被初始化。即使它們被多個線程同時訪問，系統(tǒng)也保證只會對其進(jìn)行一次初始化，并且不需要對其使用 lazy 修飾符。

類型屬性語法

在 C 或 Objective-C 中，與某個類型關(guān)聯(lián)的靜態(tài)常量和靜態(tài)變量，是作為全局（global）靜態(tài)變量定義的。但是在 Swift 中，類型屬性是作為類型定義的一部分寫在類型最外層的花括號內(nèi)，因此它的作用范圍也就在類型支持的范圍內(nèi)。

使用關(guān)鍵字 static 來定義類型屬性。在為類定義計(jì)算型類型屬性時，可以改用關(guān)鍵字 class 來支持子類對父類的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行重寫。下面的例子演示了存儲型和計(jì)算型類型屬性的語法：

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
例子中的計(jì)算型類型屬性是只讀的，但也可以定義可讀可寫的計(jì)算型類型屬性，跟計(jì)算型實(shí)例屬性的語法相同。

獲取和設(shè)置類型屬性的值

跟實(shí)例屬性一樣，類型屬性也是通過點(diǎn)運(yùn)算符來訪問。但是，類型屬性是通過類型本身來訪問，而不是通過實(shí)例。比如：

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

下面的例子定義了一個結(jié)構(gòu)體，使用兩個存儲型類型屬性來表示兩個聲道的音量，每個聲道具有 0 到 10 之間的整數(shù)音量。

下圖展示了如何把兩個聲道結(jié)合來模擬立體聲的音量。當(dāng)聲道的音量是 0，沒有一個燈會亮；當(dāng)聲道的音量是 10，所有燈點(diǎn)亮。本圖中，左聲道的音量是 9，右聲道的音量是 7：

上面所描述的聲道模型使用 AudioChannel 結(jié)構(gòu)體的實(shí)例來表示：

struct AudioChannel {
    static let thresholdLevel = 10
    static var maxInputLevelForAllChannels = 0
    var currentLevel: Int = 0 {
        didSet {
            if currentLevel > AudioChannel.thresholdLevel {
                // 將當(dāng)前音量限制在閾值之內(nèi)
                currentLevel = AudioChannel.thresholdLevel
            }
            if currentLevel > AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels {
                // 存儲當(dāng)前音量作為新的最大輸入音量
                AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels = currentLevel
            }
        }
    }
}

結(jié)構(gòu) AudioChannel 定義了 2 個存儲型類型屬性來實(shí)現(xiàn)上述功能。第一個是 thresholdLevel，表示音量的最大上限閾值，它是一個值為 10 的常量，對所有實(shí)例都可見，如果音量高于 10，則取最大上限值 10（見后面描述）。

第二個類型屬性是變量存儲型屬性 maxInputLevelForAllChannels，它用來表示所有 AudioChannel 實(shí)例的最大音量，初始值是0。

AudioChannel 也定義了一個名為 currentLevel 的存儲型實(shí)例屬性，表示當(dāng)前聲道現(xiàn)在的音量，取值為 0 到 10。

屬性 currentLevel 包含 didSet 屬性觀察器來檢查每次設(shè)置后的屬性值，它做如下兩個檢查：

• 如果 currentLevel 的新值大于允許的閾值 thresholdLevel，屬性觀察器將 currentLevel 的值限定為閾值 thresholdLevel。
• 如果修正后的 currentLevel 值大于靜態(tài)類型屬性 maxInputLevelForAllChannels 的值，屬性觀察器就將新值保存在 maxInputLevelForAllChannels 中。

注意
在第一個檢查過程中，didSet 屬性觀察器將 currentLevel 設(shè)置成了不同的值，但這不會造成屬性觀察器被再次調(diào)用。

可以使用結(jié)構(gòu)體 AudioChannel 創(chuàng)建兩個聲道 leftChannel 和 rightChannel，用以表示立體聲系統(tǒng)的音量：

var leftChannel = AudioChannel()
var rightChannel = AudioChannel()

如果將左聲道的 currentLevel 設(shè)置成 7，類型屬性 maxInputLevelForAllChannels 也會更新成 7：

leftChannel.currentLevel = 7
print(leftChannel.currentLevel)
// 輸出 "7"
print(AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels)
// 輸出 "7"

如果試圖將右聲道的 currentLevel 設(shè)置成 11，它會被修正到最大值 10，同時 maxInputLevelForAllChannels 的值也會更新到 10：

rightChannel.currentLevel = 11
print(rightChannel.currentLevel)
// 輸出 "10"
print(AudioChannel.maxInputLevelForAllChannels)
// 輸出 "10"