Swift 结构体与类的方法调度

2023-12-16 20:38:06

结构体与类中的方法调度：Swift 中的对象交互指南

在 Swift 开发中，结构体和类是两种基本的数据类型，用于组织和管理数据。虽然两者都可以定义方法，但它们在方法调度方面的行为存在微妙的差异，了解这些差异对于编写高效且可维护的代码至关重要。

普通方法：按值与按引用

普通方法是参数类型相同的非重载方法。在方法调用中，结构体和类的行为不同：

结构体：按值调用
当调用结构体的方法时，结构体的副本会传递给方法。因此，方法中的任何更改都不会影响原始结构体变量。
类：按引用调用
与结构体不同，类的方法按引用调用。这意味着当调用类的方法时，类本身会传递给方法。因此，方法中的任何更改都会直接影响原始类实例。

举个例子：

struct Point {
    var x: Int
    var y: Int
    
    mutating func moveBy(dx: Int, dy: Int) {
        x += dx
        y += dy
    }
}

class Person {
    var name: String
    var age: Int
    
    func changeName(to newName: String) {
        name = newName
    }
}

var point = Point(x: 0, y: 0)
point.moveBy(dx: 1, dy: 2)
print(point) // Point(x: 0, y: 0) - 未改变

let person = Person(name: "John", age: 30)
person.changeName(to: "Jane")
print(person.name) // Jane - 已改变

在第一个示例中，moveBy 方法不会更改原始的 point 结构体，因为方法调用的是结构体的副本。而在第二个示例中，changeName 方法直接修改了 person 类的实例。

重载方法：方法查找机制

重载方法是具有相同名称但不同参数类型的多个方法。当调用重载方法时，编译器会根据 参数类型 选择要调用的特定方法。

结构体：类似函数重载
结构体的重载方法遵循与函数重载类似的查找机制。编译器根据参数类型选择最匹配的方法。
类：方法重写和动态派发
类的重载方法查找机制更复杂。编译器首先在当前类中查找匹配的方法，如果没有找到，则在父类中递归查找。如果在整个类层次结构中都没有找到匹配的方法，则会抛出编译器错误。

高级用法：关联类型和协变

在 Swift 中，结构体和类都可以利用高级特性来增强其灵活性：

关联类型
关联类型是可以在调用代码中指定的类型参数。结构体使用 associatedtype 定义关联类型，而类使用 class 。
协变
协变性允许方法的返回值类型与方法定义时的类型不同。结构体可以使用 inout 关键字定义协变方法，而类方法不能标记为协变。

举例说明：

protocol Shape {
    associatedtype Element
    func area() -> Element
}

struct Circle: Shape {
    typealias Element = Double
    
    var radius: Double
    
    func area() -> Double {
        return Double.pi * radius * radius
    }
}

class Square: Shape {
    typealias Element = Int
    
    var side: Int
    
    func area() -> Int {
        return side * side
    }
}

struct ArrayStack<T> {
    var elements: [T] = []
    
    mutating func push(_ element: inout T) {
        elements.append(&element)
    }
}