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梁杰 · 更新于 2017-12-16 07:00:59

枚举(Enumerations)


1.0 翻译:yankuangshi 校对:shinyzhu

2.0 翻译+校对:futantan

2.1 翻译:Channe 校对:shanks

2.2 翻译+校对:SketchK 2016-05-13

3.0 翻译+校对:shanks 2016-09-24
3.0.1,shanks,2016-11-12

4.0 校对:kemchenj 2017-09-21

本页内容包含:

枚举为一组相关的值定义了一个共同的类型,使你可以在你的代码中以类型安全的方式来使用这些值。

如果你熟悉 C 语言,你会知道在 C 语言中,枚举会为一组整型值分配相关联的名称。Swift 中的枚举更加灵活,不必给每一个枚举成员提供一个值。如果给枚举成员提供一个值(称为“原始”值),则该值的类型可以是字符串,字符,或是一个整型值或浮点数。

此外,枚举成员可以指定任意类型的关联值存储到枚举成员中,就像其他语言中的联合体(unions)和变体(variants)。你可以在一个枚举中定义一组相关的枚举成员,每一个枚举成员都可以有适当类型的关联值。

在 Swift 中,枚举类型是一等(first-class)类型。它们采用了很多在传统上只被类(class)所支持的特性,例如计算属性(computed properties),用于提供枚举值的附加信息,实例方法(instance methods),用于提供和枚举值相关联的功能。枚举也可以定义构造函数(initializers)来提供一个初始值;可以在原始实现的基础上扩展它们的功能;还可以遵循协议(protocols)来提供标准的功能。

想了解更多相关信息,请参见属性方法构造过程扩展协议

枚举语法

使用enum关键词来创建枚举并且把它们的整个定义放在一对大括号内:

enum SomeEnumeration {
    // 枚举定义放在这里
}

下面是用枚举表示指南针四个方向的例子:

enum CompassPoint {
    case north
    case south
    case east
    case west
}

枚举中定义的值(如 northsoutheastwest)是这个枚举的成员值(或成员)。你可以使用case关键字来定义一个新的枚举成员值。

注意
与 C 和 Objective-C 不同,Swift 的枚举成员在被创建时不会被赋予一个默认的整型值。在上面的CompassPoint例子中,northsoutheastwest不会被隐式地赋值为0123。相反,这些枚举成员本身就是完备的值,这些值的类型是已经明确定义好的CompassPoint类型。

多个成员值可以出现在同一行上,用逗号隔开:

enum Planet {
    case mercury, venus, earth, mars, jupiter, saturn, uranus, neptune
}

每个枚举定义了一个全新的类型。像 Swift 中其他类型一样,它们的名字(例如CompassPointPlanet)应该以一个大写字母开头。给枚举类型起一个单数名字而不是复数名字,以便于读起来更加容易理解:

var directionToHead = CompassPoint.west

directionToHead的类型可以在它被CompassPoint的某个值初始化时推断出来。一旦directionToHead被声明为CompassPoint类型,你可以使用更简短的点语法将其设置为另一个CompassPoint的值:

directionToHead = .east

directionToHead的类型已知时,再次为其赋值可以省略枚举类型名。在使用具有显式类型的枚举值时,这种写法让代码具有更好的可读性。

使用 Switch 语句匹配枚举值

你可以使用switch语句匹配单个枚举值:

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")
}
// 打印 "Watch out for penguins”

你可以这样理解这段代码:

“判断directionToHead的值。当它等于.north,打印“Lots of planets have a north”。当它等于.south,打印“Watch out for penguins”。”

……以此类推。

正如在控制流中介绍的那样,在判断一个枚举类型的值时,switch语句必须穷举所有情况。如果忽略了.west这种情况,上面那段代码将无法通过编译,因为它没有考虑到CompassPoint的全部成员。强制穷举确保了枚举成员不会被意外遗漏。

当不需要匹配每个枚举成员的时候,你可以提供一个default分支来涵盖所有未明确处理的枚举成员:

let somePlanet = Planet.earth
switch somePlanet {
case .earth:
    print("Mostly harmless")
default:
    print("Not a safe place for humans")
}
// 打印 "Mostly harmless”

关联值

上一小节的例子演示了如何定义和分类枚举的成员。你可以为Planet.earth设置一个常量或者变量,并在赋值之后查看这个值。然而,有时候能够把其他类型的关联值和成员值一起存储起来会很有用。这能让你连同成员值一起存储额外的自定义信息,并且你每次在代码中使用该枚举成员时,还可以修改这个关联值。

你可以定义 Swift 枚举来存储任意类型的关联值,如果需要的话,每个枚举成员的关联值类型可以各不相同。枚举的这种特性跟其他语言中的可识别联合(discriminated unions),标签联合(tagged unions),或者变体(variants)相似。

例如,假设一个库存跟踪系统需要利用两种不同类型的条形码来跟踪商品。有些商品上标有使用09的数字的 UPC 格式的一维条形码。每一个条形码都有一个代表“数字系统”的数字,该数字后接五位代表“厂商代码”的数字,接下来是五位代表“产品代码”的数字。最后一个数字是“检查”位,用来验证代码是否被正确扫描:

其他商品上标有 QR 码格式的二维码,它可以使用任何 ISO 8859-1 字符,并且可以编码一个最多拥有 2,953 个字符的字符串:

这便于库存跟踪系统用包含四个整型值的元组存储 UPC 码,以及用任意长度的字符串储存 QR 码。

在 Swift 中,使用如下方式定义表示两种商品条形码的枚举:

enum Barcode {
    case upc(Int, Int, Int, Int)
    case qrCode(String)
}

以上代码可以这么理解:

“定义一个名为Barcode的枚举类型,它的一个成员值是具有(Int,Int,Int,Int)类型关联值的upc,另一个成员值是具有String类型关联值的qrCode。”

这个定义不提供任何IntString类型的关联值,它只是定义了,当Barcode常量和变量等于Barcode.upcBarcode.qrCode时,可以存储的关联值的类型。

然后可以使用任意一种条形码类型创建新的条形码,例如:

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

上面的例子创建了一个名为productBarcode的变量,并将Barcode.upc赋值给它,关联的元组值为(8, 85909, 51226, 3)

同一个商品可以被分配一个不同类型的条形码,例如:

productBarcode = .qrCode("ABCDEFGHIJKLMNOP")

这时,原始的Barcode.upc和其整数关联值被新的Barcode.qrCode和其字符串关联值所替代。Barcode类型的常量和变量可以存储一个.upc或者一个.qrCode(连同它们的关联值),但是在同一时间只能存储这两个值中的一个。

像先前那样,可以使用一个 switch 语句来检查不同的条形码类型。然而,这一次,关联值可以被提取出来作为 switch 语句的一部分。你可以在switch的 case 分支代码中提取每个关联值作为一个常量(用let前缀)或者作为一个变量(用var前缀)来使用:

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).")
}
// 打印 "QR code: ABCDEFGHIJKLMNOP."

如果一个枚举成员的所有关联值都被提取为常量,或者都被提取为变量,为了简洁,你可以只在成员名称前标注一个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).")
}
// 输出 "QR code: ABCDEFGHIJKLMNOP."

原始值

关联值小节的条形码例子中,演示了如何声明存储不同类型关联值的枚举成员。作为关联值的替代选择,枚举成员可以被默认值(称为原始值)预填充,这些原始值的类型必须相同。

这是一个使用 ASCII 码作为原始值的枚举:

enum ASCIIControlCharacter: Character {
    case tab = "\t"
    case lineFeed = "\n"
    case carriageReturn = "\r"
}

枚举类型ASCIIControlCharacter的原始值类型被定义为Character,并设置了一些比较常见的 ASCII 控制字符。Character的描述详见字符串和字符部分。

原始值可以是字符串,字符,或者任意整型值或浮点型值。每个原始值在枚举声明中必须是唯一的。

注意
原始值和关联值是不同的。原始值是在定义枚举时被预先填充的值,像上述三个 ASCII 码。对于一个特定的枚举成员,它的原始值始终不变。关联值是创建一个基于枚举成员的常量或变量时才设置的值,枚举成员的关联值可以变化。

原始值的隐式赋值

在使用原始值为整数或者字符串类型的枚举时,不需要显式地为每一个枚举成员设置原始值,Swift 将会自动为你赋值。

例如,当使用整数作为原始值时,隐式赋值的值依次递增1。如果第一个枚举成员没有设置原始值,其原始值将为0

下面的枚举是对之前Planet这个枚举的一个细化,利用整型的原始值来表示每个行星在太阳系中的顺序:

enum Planet: Int {
    case mercury = 1, venus, earth, mars, jupiter, saturn, uranus, neptune
}

在上面的例子中,Plant.mercury的显式原始值为1Planet.venus的隐式原始值为2,依次类推。

当使用字符串作为枚举类型的原始值时,每个枚举成员的隐式原始值为该枚举成员的名称。

下面的例子是CompassPoint枚举的细化,使用字符串类型的原始值来表示各个方向的名称:

enum CompassPoint: String {
    case north, south, east, west
}

上面例子中,CompassPoint.south拥有隐式原始值south,依次类推。

使用枚举成员的rawValue属性可以访问该枚举成员的原始值:

let earthsOrder = Planet.earth.rawValue
// earthsOrder 值为 3

let sunsetDirection = CompassPoint.west.rawValue
// sunsetDirection 值为 "west"

使用原始值初始化枚举实例

如果在定义枚举类型的时候使用了原始值,那么将会自动获得一个初始化方法,这个方法接收一个叫做rawValue的参数,参数类型即为原始值类型,返回值则是枚举成员或nil。你可以使用这个初始化方法来创建一个新的枚举实例。

这个例子利用原始值7创建了枚举成员uranus

let possiblePlanet = Planet(rawValue: 7)
// possiblePlanet 类型为 Planet? 值为 Planet.uranus

然而,并非所有Int值都可以找到一个匹配的行星。因此,原始值构造器总是返回一个可选的枚举成员。在上面的例子中,possiblePlanetPlanet?类型,或者说“可选的Planet”。

注意
原始值构造器是一个可失败构造器,因为并不是每一个原始值都有与之对应的枚举成员。更多信息请参见可失败构造器

如果你试图寻找一个位置为11的行星,通过原始值构造器返回的可选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)")
}
// 输出 "There isn't a planet at position 11

这个例子使用了可选绑定(optional binding),试图通过原始值11来访问一个行星。if let somePlanet = Planet(rawValue: 11)语句创建了一个可选Planet,如果可选Planet的值存在,就会赋值给somePlanet。在这个例子中,无法检索到位置为11的行星,所以else分支被执行。

递归枚举

递归枚举是一种枚举类型,它有一个或多个枚举成员使用该枚举类型的实例作为关联值。使用递归枚举时,编译器会插入一个间接层。你可以在枚举成员前加上indirect来表示该成员可递归。

例如,下面的例子中,枚举类型存储了简单的算术表达式:

enum ArithmeticExpression {
    case number(Int)
    indirect case addition(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
    indirect case multiplication(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
}

你也可以在枚举类型开头加上indirect关键字来表明它的所有成员都是可递归的:

indirect enum ArithmeticExpression {
    case number(Int)
    case addition(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
    case multiplication(ArithmeticExpression, ArithmeticExpression)
}

上面定义的枚举类型可以存储三种算术表达式:纯数字、两个表达式相加、两个表达式相乘。枚举成员additionmultiplication的关联值也是算术表达式——这些关联值使得嵌套表达式成为可能。例如,表达式(5 + 4) * 2,乘号右边是一个数字,左边则是另一个表达式。因为数据是嵌套的,因而用来存储数据的枚举类型也需要支持这种嵌套——这意味着枚举类型需要支持递归。下面的代码展示了使用ArithmeticExpression这个递归枚举创建表达式(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))

要操作具有递归性质的数据结构,使用递归函数是一种直截了当的方式。例如,下面是一个对算术表达式求值的函数:

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))
// 打印 "18"

该函数如果遇到纯数字,就直接返回该数字的值。如果遇到的是加法或乘法运算,则分别计算左边表达式和右边表达式的值,然后相加或相乘。

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