18、Swift与Objective-C编程技巧及特性解析

Swift与Objective-C编程技巧及特性解析

1. Swift编程特性

1.1 替代类层次结构

在Swift中，可以使用带关联值的枚举来简化类层次结构。例如，用枚举表示不同度量系统下的距离：

enum Height {
    case Imperial(feet: Int, Inches: Double)
    case Metric(meters: Double)
    case Other(String)
}

相比创建高度超类或协议以及每个度量系统的子类，枚举的解决方案更简单，且具有值类型的优势，代码也更紧凑易读。

再看一个更复杂的例子，创建一个健身应用来跟踪多种类型的锻炼：

enum Workout {
    case ForTime(seconds: Int)
    case ForReps(movements: [(name: String, reps: Int)])
}

创建锻炼时，只需定义与所需锻炼类型相关的值，无需使用类。

1.2 简洁表示状态

带关联值的枚举可用于表示事物的状态。最简单的例子是结果枚举，可包含值或错误描述：

enum NumberResult {
    case Success(value: Int)
    case Failure(reason: String)
}

func divide(first: Int, by second: Int) -> NumberResult {
    guard second != 0 else {
        return .Failure(reason: "Cannot divide by zero")
    }
    return .Success(value: first / second)
}

这是一种替代常规错误处理的方式，适用于将失败情况与成功情况同等对待的函数。

还可以用枚举表示随时间经历不同阶段的过程，即状态机。例如，下载过程的枚举：

enum DownloadState {
    case Pending
    case InProgress(percentComplete: Float)
    case Complete(data: String)
}

下载进行中可获取完成百分比，完成后可获取下载的数据，且枚举能确保下载始终处于合理且明确定义的状态。

1.3 扩展系统类型以减少代码

Swift可以扩展现有类型。例如，在创建成绩跟踪程序时，常用浮点数表示百分比，但打印时格式可能不符合需求。可以通过扩展 Float 类型来解决：

extension Float {
    var percentString: String {
        return "\(self * 100)%"
    }
}
let myPercent: Float = 0.32
print(myPercent.percentString) // 32.0%

这样可以使用自动补全来记住为浮点数定义的格式，且这些扩展可独立于其他程序特定代码，便于在新项目中复用。

不过，要注意避免创建过多扩展。对于更复杂的情况，使用组合模式可能更合适，例如定义一个 Percent 结构体：

struct Percent: CustomStringConvertible {
    let value: Float
    var description: String {
        return "\(self.value * 100)%"
    }
}
print(Percent(value: 0.3))

1.4 懒加载属性

1.4.1 避免不必要的内存使用

将属性标记为 lazy ，Swift会在首次访问时才初始化该属性。例如：

struct MyType {
    lazy var largeString = "Some String"
}
let instance = MyType()

在上述代码中， largeString 在访问前不会占用内存，适合可能并非每个实例都需要的大变量。

1.4.2 避免不必要的处理

可以使用闭包计算懒加载属性的值：

class Directory {
    lazy var subFolders: [Directory] = {
        var loaded = [Directory]()
        // Load subfolders into 'loaded'
        return loaded
    }()
}

这里使用了自评估闭包，闭包会在首次访问 subFolders 属性时执行，避免了不必要的耗时操作。

1.4.3 逻辑本地化

与使用可选属性并在需要时赋值相比，懒加载属性将计算属性值的逻辑与属性定义放在一起，使代码更易读。

2. Objective-C基础

2.1 Swift与Objective-C的关系

Objective-C曾是苹果平台开发的主要语言，对Swift产生了很大影响。Swift设计为可与Objective-C互操作，Swift代码可调用Objective-C代码，反之亦然。苹果希望Swift更现代、交互性更强、安全、快速且强大，而Objective-C为其提供了比较基准。

2.2 Objective-C背景

Objective-C基于C语言，C是最早的高度可移植语言之一，可在不同处理器上运行。C是过程式编程语言，支持创建自定义类型，但没有内置的对象概念。Objective-C是C的面向对象扩展，添加了面向对象特性、新语法和内置库。苹果为Objective-C开发了Cocoa和Cocoa Touch API，这也是Objective-C对Swift开发者仍很重要的原因之一。

2.3 常量和变量

Objective-C的常量和变量与Swift类似，但声明和使用方式略有不同。以下是Swift和Objective-C声明变量的对比：
| 语言 | 变量声明 |
| ---- | ---- |
| Swift | var number: Int |
| Objective-C | int number; |

Objective-C中，变量类型在名称之前声明，且没有类型推断，每行代码必须以分号结尾。默认情况下，所有信息都被视为变量，要定义常量，需在类型前添加 const 关键字：
| 语言 | 常量声明 |
| ---- | ---- |
| Swift | let number = 10 |
| Objective-C | const int number = 10; |

Objective-C也有值类型和引用类型，值类型在传递给其他函数时会被复制，同一实例不能有多个变量引用。而引用类型在Objective-C中通过添加星号 * 声明，所有引用类型都是可选的，指针可以指向 nil ，使用时需要解引用：

int *number = nil;
if (number == nil) {
    // 处理指针为nil的情况
}
int actualNumber = *number;

Objective-C在指针引用类型方面不如Swift严格，例如可以创建一个指向与 int 指针相同值的 double 引用：

double *another = (double *)number;

最后，看一下Objective-C的 NSString 类型与Swift的 String 类型的对比：
| 语言 | 字符串声明 |
| ---- | ---- |
| Swift | var myString = "Hello World!" |
| Objective-C | NSString *myString = @"Hello World!"; |

下面是一个简单的mermaid流程图，展示Objective-C变量声明的流程：

graph TD;
    A[开始] --> B{变量或常量};
    B -- 变量 --> C[声明类型 变量名;];
    B -- 常量 --> D[const 声明类型 变量名 = 值;];
    C --> E[结束];
    D --> E;

3. 类型对比总结

3.1 值类型与引用类型对比

特性	Swift	Objective-C
声明方式	类型在变量名之后，有类型推断	类型在变量名之前，无类型推断
值类型	明确区分，如 Int 、 Float 等	类似，但判断更依赖是否有 *
引用类型	有明确的非可选和可选之分	所有引用类型都是可选，用指针表示
指针灵活性	避免了不安全的指针操作	指针类型不严格，可能导致类型错误

3.2 字符串类型对比

语言	字符串类型	声明示例
Swift	String	var myString = "Hello World!"
Objective-C	NSString	NSString *myString = @"Hello World!";

3.3 常量与变量声明对比

语言	变量声明	常量声明
Swift	var number: Int	let number = 10
Objective-C	int number;	const int number = 10;

下面是一个mermaid流程图，展示从Swift到Objective-C的类型转换思考流程：

graph LR;
    A[Swift类型] --> B{值类型还是引用类型};
    B -- 值类型 --> C[直接转换对应Objective-C值类型];
    B -- 引用类型 --> D{是否可选};
    D -- 非可选 --> E[转换为Objective-C指针类型并确保非nil];
    D -- 可选 --> F[转换为Objective-C指针类型并处理nil情况];
    C --> G[完成转换];
    E --> G;
    F --> G;

4. 综合应用建议

4.1 Swift编程建议

• 枚举使用 ：在需要简化类型系统、表示状态或替代简单类层次结构时，优先考虑使用带关联值的枚举。例如在健身应用中跟踪不同类型的锻炼：

enum Workout {
    case ForTime(seconds: Int)
    case ForReps(movements: [(name: String, reps: Int)])
}

• 扩展使用 ：合理使用系统类型扩展来减少代码重复，但要避免过度扩展。对于简单的格式化需求，如百分比输出，使用扩展是不错的选择：

extension Float {
    var percentString: String {
        return "\(self * 100)%"
    }
}

• 懒加载属性使用 ：当有大变量或耗时操作时，使用懒加载属性避免不必要的内存使用和处理。例如：

class Directory {
    lazy var subFolders: [Directory] = {
        var loaded = [Directory]()
        // Load subfolders into 'loaded'
        return loaded
    }()
}

4.2 Objective-C编程建议

• 变量声明 ：严格按照类型在前、变量名在后的方式声明变量，注意使用 const 关键字声明常量。
• 指针使用 ：在使用指针时，要时刻检查是否为 nil ，避免出现空指针异常。例如：

int *number = nil;
if (number != nil) {
    int actualNumber = *number;
}

• 与Swift交互 ：在Swift项目中使用Objective-C代码时，要注意类型的转换和互操作性，确保代码的正确性。

4.3 跨语言开发建议

• 理解差异 ：深入理解Swift和Objective-C在类型、语法、编程范式等方面的差异，以便在开发中做出正确的选择。
• 代码复用 ：对于已有的Objective-C代码库，可以在Swift项目中合理复用，但要注意处理好类型转换和内存管理。
• 逐步迁移 ：如果要将Objective-C项目迁移到Swift，可以逐步进行，先在Objective-C项目中引入Swift代码，再逐渐替换Objective-C代码。

下面是一个列表，总结跨语言开发的步骤：
1. 评估项目需求和已有代码库，确定哪些部分适合使用Swift，哪些部分可以继续使用Objective-C。
2. 在Swift项目中引入Objective-C代码，处理好桥接文件和类型转换。
3. 逐步将Objective-C代码替换为Swift代码，同时进行测试和调试。
4. 优化代码结构，提高代码的可读性和可维护性。

通过对Swift和Objective-C的特性分析和对比，我们可以更好地掌握这两种语言的编程技巧，在实际开发中做出更合适的选择，提高开发效率和代码质量。