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Swift學習筆記 (十七) 枚舉

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配置設定相關聯的名稱。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元串、字元,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适當類型的關聯值。

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隻被類(class)所支援的特性,例如計算屬性

(computed properties),用于提供枚舉值的附加資訊,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;可以在原始實作的基礎上擴充它們的功能;還可以遵循協定(protocols)來提供

标準的功能。

想了解更多相關資訊,請參見《屬性》,《⽅法》,《構造過程》,《擴充》和《協定》。

枚舉文法

使⽤ enum 關鍵詞來建立枚舉并且把它們的整個定義放在一對大括号内:

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 的枚舉成員在被建立時不會被賦予一個預設的整型值。在上面的 CompassPoint 例子中, 

north , south , east 和 west 不會被隐式地指派為 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

是已經明确定義好的 CompassPoint 類型。

多個成員值可以出現在同一行上,用逗号隔開:

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 )以一個大寫字母開

頭。給枚舉類型起一個單數名字而不是複數名字,以便于:

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文法将其設定為另一個 CompassPoint 的值:

directionToHead = .east

當 directionToHead 的類型已知時,再次為其指派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 語句比對枚舉值

你可以使用 switch 語句比對單個枚舉值:

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")

}

// 列印“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 ,列印 “Lots of planets have a north” 。當它等于

.south ,列印 “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

⾯那段代碼将無法通過編譯,因為它沒有考慮到 CompassPoint 的全部成員。強制窮舉確定了枚舉成員不會被意外遺漏。

當不需要比對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确處理的枚舉成員:

let somePlanet = Planet.earth switch somePlanet {

case .earth:

    print("Mostly harmless")

default:

    print("Not a safe place for humans")

}

// 列印“Mostly harmless”

枚舉成員的周遊

在一些情況下,你會需要得到一個包含枚舉所有成員的集合。可以通過如下代碼實作:

令枚舉遵循 CaseIterable 協定。Swift 會生成一個 allCases 屬性,用于表示一個包含枚舉所有成員的集合。下⾯是一個例子:

enum Beverage: CaseIterable {

    case coffee, tea, juice

}

let numberOfChoices = Beverage.allCases.count

print("\(numberOfChoices) beverages available")

// 列印“3 beverages available”

在前面的例子中,通過 Beverage.allCases 可以通路到包含 Beverage 枚舉所有成員的集合。 allCases 的使用方法和其它一般集

合一樣——集合中的元素是枚舉類型的實例,是以在上面的情況中,這些元素是 Beverage 值。在前面的例子中,統計了總共有

多少個枚舉成員。⽽在下面的例子中,則使用 for 循環來周遊所有枚舉成員。

for beverage in Beverage.allCases {

    print(beverage)

}

// coffee

// tea

// juice

在前面的例子中,使用的文法表明這個枚舉遵循 CaseIterable 協定。想了解 protocols 相關資訊,請參見《協定》。

關聯值

《枚舉文法》那一小節的例子示範了如何定義和分類枚舉的成員。你可以為 Planet.earth 設定一個常量或者變量,并在指派之後

檢視這個值。然而,有時候把其他類型的值和成員值一起存儲起來會很有用。這額外的資訊稱為關聯值,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

其他語言中的可識别聯合(discriminated unions),标簽聯合(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。有些商品上标有使用 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,該數字後接五位代表廠商代碼的數字,接下來是五位代表“産品代碼”的

數字。最後一個數字是檢查位,⽤來驗證代碼是否被正确掃描:

Swift學習筆記 (十七) 枚舉

其他商品上标有 QR 碼格式的二維碼,它可以使用任何 ISO 8859-1 字元,并且可以編碼一個最多擁有 2,953 個字元的字元串:

Swift學習筆記 (十七) 枚舉

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元串儲存 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)

}

以上代碼可以這麼理解:

“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,它隻是定義了,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。 然後你可以使用任意一種條形碼類型建立新的條形碼,例如:

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

上⾯的例子建立了一個名為 productBarcode 的變量,并将 Barcode.upc 指派給它,關聯的元組值為 (8, 85909, 51226, 3) 。 同

一個商品可以被配置設定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 和其字元串關聯值所替代。 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),但是在同一時間隻能存儲這兩個值中的一個。

你可以使用一個 switch 語句來檢查不同的條形碼類型,和之前使用 Switch 語句來比對枚舉值的例子一樣。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 字首)或

者作為一個變量(用 var 字首)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).")

}

// 列印“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,你可以在成員名稱前标注一個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).")

}

// 列印“QR code: ABCDEFGHIJKLMNOP.”

原始值

在《關聯值》小節的條形碼例子中,示範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

預設值(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 ,并設定了一些比較常見的 ASCII 控制字元。 Character 的

描述詳見《字元串和字元》部分。

原始值可以是字元串、字元,或者任意整型值或浮點型值。每個原始值在枚舉聲明中必須是唯一的。

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。關聯值是建立一個基于枚舉成員的常量或變量時才設定的值,枚舉成員的關聯值可以變化。

原始值的隐式指派

在使用原始值為整數或者字元串類型的枚舉時,不需要顯式地為每一個枚舉成員設定原始值,Swift 将會自動為你指派。 例如,

當使用整數作為原始值時,隐式指派的值依次遞增 1 。如果第一個枚舉成員沒有設定原始值,其原始值将為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 的隐式原始值為 2 ,依次類推。當使用字元串作為枚舉類型

的原始值時,每個枚舉成員的隐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,使用字元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 擁有隐式原始值 south ,依次類推。 使⽤枚舉成員的 rawValue 屬性可以通路該枚舉成員的

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,那麼将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,傳回值則是枚舉成員或 nil 。你可以使用這個初始化方法來建立一個新的枚舉實例。

這個例子利用原始值 7 建立了枚舉成員 Uranus :

let possiblePlanet = Planet(rawValue: 7)

// possiblePlanet 類型為 Planet? 值為 Planet.uranus

然⽽,并非所有 Int 值都可以找到一個比對的行星。是以,原始值構造器總是傳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。更多資訊請參見《可失敗構造器》

如果你試圖尋找⼀個位置為 11 的行星,通過原始值構造器傳回的可選 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)")

}

// 列印“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 來通路一個行星。 if let somePlanet = Planet(rawValue: 11) 語句

建立了一個可選 Planet ,如果可選 Planet 的值存在,就會指派給 somePlanet 。 在這個例子中,無法檢索到位置為 11 的行星,

是以 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 ,

乘号右邊是一個數字,左邊則是另一個表達式。因為資料是嵌套的,因而⽤來存儲資料的枚舉類型也需要支援這種嵌套 ——這意

味着枚舉類型需要支援遞歸。下⾯的代碼展示了使用 ArithmeticExpression 這個遞歸枚舉建立表達式 (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資料結構,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))            // 列印“18”

該函數如果遇到純數字,就直接傳回該數字的值。如果遇到的是加法或乘法運算,則分别計算左邊表達式和右邊表達式的值,然

後相加或相乘。

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