类型(Types)


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Swift 语言存在两种类型:命名型类型和复合型类型。命名型类型是指定义时可以给定名字的类型。命名型类型包括类、结构体、枚举和协议。比如,一个用户定义的类MyClass的实例拥有类型MyClass。除了用户定义的命名型类型,Swift 标准库也定义了很多常用的命名型类型,包括那些表示数组、字典和可选值的类型。

那些通常被其它语言认为是基本或初级的数据型类型(Data types)——比如表示数字、字符和字符串的类型——实际上就是命名型类型,这些类型在Swift 标准库中是使用结构体来定义和实现的。因为它们是命名型类型,因此你可以按照“扩展和扩展声明”章节里讨论的那样,声明一个扩展来增加它们的行为以迎合你程序的需求。

复合型类型是没有名字的类型,它由 Swift 本身定义。Swift 存在两种复合型类型:函数类型和元组类型。一个复合型类型可以包含命名型类型和其它复合型类型。例如,元组类型(Int, (Int, Int))包含两个元素:第一个是命名型类型Int,第二个是另一个复合型类型(Int, Int).

本节讨论 Swift 语言本身定义的类型,并描述 Swift 中的类型推断行为。

类型语法
类型数组类型 | 字典类型 | 函数类型 | 类型标识 | 元组类型 | 可选类型 | 隐式解析可选类型 | 协议合成类型 | 元型类型

类型注解

类型注解显式地指定一个变量或表达式的值。类型注解始于冒号:终于类型,比如下面两个例子:

let someTuple: (Double, Double) = (3.14159, 2.71828)
func someFunction(a: Int){ /* ... */ }

在第一个例子中,表达式someTuple的类型被指定为(Double, Double)。在第二个例子中,函数someFunction的参数a的类型被指定为Int

类型注解可以在类型之前包含一个类型特性(type attributes)的可选列表。

类型注解语法
类型注解: 特性(Attributes)列表 可选 类型

类型标识符

类型标识符引用命名型类型或者是命名型/复合型类型的别名。

大多数情况下,类型标识符引用的是与之同名的命名型类型。例如类型标识符Int引用命名型类型Int,同样,类型标识符Dictionary<String, Int>引用命名型类型Dictionary<String, Int>

在两种情况下类型标识符不引用同名的类型。情况一,类型标识符引用的是命名型/复合型类型的类型别名。比如,在下面的例子中,类型标识符使用Point来引用元组(Int, Int)

typealias Point = (Int, Int)
let origin: Point = (0, 0)

情况二,类型标识符使用dot(.)语法来表示在其它模块(modules)或其它类型嵌套内声明的命名型类型。例如,下面例子中的类型标识符引用在ExampleModule模块中声明的命名型类型MyType

var someValue: ExampleModule.MyType

类型标识语法
类型标识类型名称 泛型参数子句 可选 | 类型名称 泛型参数子句 可选 . 类型标识
类名标识符

元组类型

元组类型使用逗号隔开并使用括号括起来的0个或多个类型组成的列表。

你可以使用元组类型作为一个函数的返回类型,这样就可以使函数返回多个值。你也可以命名元组类型中的元素,然后用这些名字来引用每个元素的值。元素的名字由一个标识符紧跟一个冒号(:)组成。“函数和多返回值”章节里有一个展示上述特性的例子。

void是空元组类型()的别名。如果括号内只有一个元素,那么该类型就是括号内元素的类型。比如,(Int)的类型是Int而不是(Int)。所以,只有当元组类型包含的元素个数在两个及以上时才可以命名元组元素。

元组类型语法
元组类型( 元组类型主体 可选 )
元组类型主体元组类型的元素列表 ... 可选
元组类型的元素列表元组类型的元素 | 元组类型的元素 , 元组类型的元素列表
元组类型的元素特性(Attributes)列表 可选 inout 可选 类型 | inout 可选 元素名 类型注解
元素名标识符

函数类型

函数类型表示一个函数、方法或闭包的类型,它由一个参数类型和返回值类型组成,中间用箭头->隔开:

     `parameter type` -> `return type`

由于 参数类型返回值类型 可以是元组类型,所以函数类型支持多参数与多返回值的函数与方法。。

对于参数类型是空元组类型()以及返回值类型为表达式类型的函数类型,你可以对其参数声明使用autoclosure(见声明属性章节)。一个自动闭包函数捕获特定表达式上的隐式闭包而非表达式本身。下面的例子使用autoclosure属性来定义一个很简单的assert函数:

func simpleAssert(@autoclosure condition: Void -> Bool, _ message: String) {
    if !condition() {
        print(message)
    }
}
let testNumber = 5
simpleAssert(testNumber % 2 == 0, "testNumber isn't an even number.")
// prints "testNumber isn't an even number."

函数类型可以拥有一个可变长参数作为参数类型中的最后一个参数。从语法角度上讲,可变长参数由一个基础类型名字紧随三个点(...)组成,如Int...。可变长参数被认为是一个包含了基础类型元素的数组。即Int...就是[Int]。关于使用可变长参数的例子,见章节Variadic Parameters。

为了指定一个in-out参数,可以在参数类型前加inout前缀。但是你不可以对可变长参数或返回值类型使用inout。关于In-Out参数的讨论见章节In-Out参数部分。

柯里化函数(Curried fuction)的函数类型从右向左递归地组成一组。例如,函数类型Int -> Int -> Int可以被理解为Int -> (Int -> Int)——也就是说,一个函数的参数为Int类型,其返回类型是一个参数类型为Int返回类型为Int的函数类型。关于柯里化函数的讨论见章节Curried Fuctions。

函数类型若要抛出错误就必须使用throws关键字来标记,若要重抛错误则必须使用rethrows关键字来标记。throws关键字是函数类型的一部分,不抛出函数(nonthrowing function)是抛出函数(throwing function)函数的一个子类型。因此,在使用抛出函数的地方也可以使用不抛出函数。对于柯里化函数,throws关键字只应用于最里层的函数。抛出和重抛函数(rethrowing function)的相关描述见章节抛出函数与方法和重抛函数与方法。

函数类型语法
函数类型类型 抛出 可选 -> 类型
函数类型类型重抛 -> 类型

数组类型

Swift语言中使用[type]来简化标准库中定义Array<T>类型的操作。 换句话说,下面两个声明是等价的:

let someArray: [String] = ["Alex", "Brian", "Dave"]
let someArray: Array<String> = ["Alex", "Brian", "Dave"]

上面两种情况下,常量someArray都被声明为字符串数组。数组的元素也可以通过[]获取访问:someArray[0]是指第0个元素“Alex”

你也可以嵌套多对方括号来创建多维数组,最里面的方括号中指明数组元素的基本类型。比如,下面例子中使用三对方括号创建三维整数数组。

var array3D: [[[Int]]] = [[[1, 2], [3, 4]], [[5, 6], [7, 8]]]

访问一个多维数组的元素时,最左边的下标指向最外层数组的相应位置元素。接下来往右的下标指向第一层嵌入的相应位置元素,依次类推。这就意味着,在上面的例子中,array3D[0]是指[[1, 2], [3, 4]]array3D[0][1]是指[3, 4]array3D[0][1][1]则是指值4

关于Swift标准库中Array类型的细节讨论,见章节Arrays。

数组类型语法
数组类型类型

字典类型

Swift语言中使用[key type: value type]来简化标准库中定义Dictionary<Key,Value>类型的操作。 换句话说,下面两个声明是等价的:

let someDictionary: [String: Int] = ["Alex": 31, "Paul": 39]
let someDictionary: Dictionary<String, Int> = ["Alex": 31, "Paul": 39]

上面两种情况,常量someDictionary被声明为一个字典,其中键为String类型,值为Int类型。

字典中的值可以通过下标来访问,这个下标在方括号中指明了具体的键:someDictionary["Alex"]返回键Alex对应的值。如果键在字典中不存在的话,则这个下标返回nil

字典中键的类型必须遵循Swift标准库中的可哈希协议。

关于Swift标准库中Dictionary类型的更多细节可查看章节Dictionaries。

字典类型语法
字典类型[类型 : 类型 ]

可选类型

Swift定义后缀?来作为标准库中的定义的命名型类型Optional<T>的简写。换句话说,下面两个声明是等价的:

var optionalInteger: Int?
var optionalInteger: Optional<Int>

在上述两种情况下,变量optionalInteger都被声明为可选整型类型。注意在类型和?之间没有空格。

类型Optional<T>是一个枚举,有两种形式,NoneSome(T),又来代表可能出现或可能不出现的值。任意类型都可以被显式的声明(或隐式的转换)为可选类型。当声明一个可选类型时,确保使用括号给?提供合适的作用范围。比如说,声明一个整型的可选数组,应写作(Int[])?,写成Int[]?的话则会出错。

如果你在声明或定义可选变量或特性的时候没有提供初始值,它的值则会自动赋成缺省值nil

如果一个可选类型的实例包含一个值,那么你就可以使用后缀操作符!来获取该值,正如下面描述的:

optionalInteger = 42
optionalInteger!      // 42

使用!操作符获取值为nil的可选项会导致运行错误(runtime error)。

你也可以使用可选链和可选绑定来选择性的执行可选表达式上的操作。如果值为nil,不会执行任何操作因此也就没有运行错误产生。

更多细节以及更多如何使用可选类型的例子,见章节Optionals。

可选类型语法
可选类型类型 ?

隐式解析可选类型

Swift语言定义后缀!作为标准库中命名类型ImplicitlyUnwrappedOptional<T>的简写。换句话说,下面两个声明等价:

var implicitlyUnwrappedString: String!
var implicitlyUnwrappedString: ImplicitlyUnwrappedOptional<String>

上述两种情况下,变量implicitlyUnwrappedString被声明为一个隐式解析可选类型的字符串。注意类型与!之间没有空格。

你可以在使用可选类型的地方同样使用隐式解析可选类型。比如,你可以将隐式解析可选类型的值赋给变量、常量和可选特性,反之亦然。

有了可选,你在声明隐式解析可选变量或特性的时候就不用指定初始值,因为它有缺省值nil

由于隐式解析可选的值会在使用时自动解析,所以没必要使用操作符!来解析它。也就是说,如果你使用值为nil的隐式解析可选,就会导致运行错误。

使用可选链会选择性的执行隐式解析可选表达式上的某一个操作。如果值为nil,就不会执行任何操作,因此也不会产生运行错误。

关于隐式解析可选的更多细节,见章节Implicitly Unwrapped Optionals。

隐式解析可选类型(Implicitly Unwrapped Optional Type)语法
隐式解析可选类型类型 !

协议合成类型

协议合成类型是一种遵循具体协议列表中每个协议的类型。协议合成类型可能会用在类型注解和泛型参数中。

协议合成类型的形式如下:

protocol<Protocol 1, Procotol 2>

协议合成类型允许你指定一个值,其类型遵循多个协议的条件且不需要定义一个新的命名型协议来继承其它想要遵循的各个协议。比如,协议合成类型protocol<Protocol A, Protocol B, Protocol C>等效于一个从Protocol AProtocol BProtocol C继承而来的新协议Protocol D,很显然这样做有效率的多,甚至不需引入一个新名字。

协议合成列表中的每项必须是协议名或协议合成类型的类型别名。如果列表为空,它就会指定一个空协议合成列表,这样每个类型都能遵循。

协议合成类型语法
协议合成类型protocol < 协议标识符列表 可选 >
协议标识符列表协议标识符 | 协议标识符 , 协议标识符列表
协议标识符类型标识

元类型

元类型是指所有类型的类型,包括类、结构体、枚举和协议。

类、结构体或枚举类型的元类型是相应的类型名紧跟.Type。协议类型的元类型——并不是运行时遵循该协议的具体类型——是该协议名字紧跟.Protocol。比如,类SomeClass的元类型就是SomeClass.Type,协议SomeProtocol的元类型就是SomeProtocal.Protocol

你可以使用后缀self表达式来获取类型。比如,SomeClass.self返回SomeClass本身,而不是SomeClass的一个实例。同样,SomeProtocol.self返回SomeProtocol本身,而不是运行时遵循SomeProtocol的某个类型的实例。还可以对类型的实例使用dynamicType表达式来获取该实例在运行阶段的类型,如下所示:

class SomeBaseClass {
    class func printClassName() {
        println("SomeBaseClass")
    }
}
class SomeSubClass: SomeBaseClass {
    override class func printClassName() {
        println("SomeSubClass")
    }
}
let someInstance: SomeBaseClass = SomeSubClass()
// someInstance is of type SomeBaseClass at compile time, but
// someInstance is of type SomeSubClass at runtime
someInstance.dynamicType.printClassName()
// prints "SomeSubClass

注意 不能创建元类型类的实例,因为不能保证其子类会提供初始化的代码。

元(Metatype)类型语法
元类型类型 . Type | 类型 . Protocol

类型继承子句

类型继承子句被用来指定一个命名型类型继承的哪个类、遵循的哪些协议。类型继承子句也用来指定一个类需要遵循的协议。类型继承子句开始于冒号:,其后是类所需遵循的协议或者类型标识符列表或者两者均有。

类可以继承单个超类,遵循任意数量的协议。当定义一个类时,超类的名字必须出现在类型标识符列表首位,然后跟上该类需要遵循的任意数量的协议。如果一个类不是从其它类继承而来,那么列表可以以协议开头。关于类继承更多的讨论和例子,见章节Inheritance。

其它命名型类型可能只继承或遵循一个协议列表。协议类型可能继承于其它任意数量的协议。当一个协议类型继承于其它协议时,其它协议的条件集合会被整合在一起,然后其它从当前协议继承的任意类型必须遵循所有这些条件。正如在协议声明中所讨论的那样,可以把类的关键字放到类型继承子句中的首位,这样就可以用一个类的条件来标记一个协议声明。

枚举定义中的类型继承子句可以是一个协议列表,或是指定原始值的枚举——一个单独的指定原始值类型的命名型类型。使用类型继承子句来指定原始值类型的枚举定义的例子,见章节Raw Values。

类型继承子句语法
类型继承子句: 类需求 , 类型继承列表 类型继承子句: 类需求 类型继承子句: 类型继承列表 类型继承列表类型标识 | 类型标识 , 类型继承列表 类需求

类型推断

Swift广泛的使用类型推断,从而允许你可以忽略代码中很多变量和表达式的类型或部分类型。比如,对于var x: Int = 0,你可以完全忽略类型而简写成var x = 0——编译器会正确的推断出x的类型Int。类似的,当完整的类型可以从上下文推断出来时,你也可以忽略类型的一部分。比如,如果你写了let dict: Dictionary = ["A": 1],编译提也能推断出dict的类型是Dictionary<String, Int>

在上面的两个例子中,类型信息从表达式树(expression tree)的叶子节点传向根节点。也就是说,var x: Int = 0x的类型首先根据0的类型进行推断,然后将该类型信息传递到根节点(变量x)。

在Swift中,类型信息也可以反方向流动——从根节点传向叶子节点。在下面的例子中,常量eFloat上的显式类型注解(:Float)导致数字字面量2.71828的类型是Float而非Double

let e = 2.71828 // The type of e is inferred to be Double.
let eFloat: Float = 2.71828 // The type of eFloat is Float.

Swift中的类型推断在单独的表达式或语句水平上进行。这意味着所有用于推断类型的信息必须可以从表达式或其某个子表达式的类型检查中获取。