Swift編程語(yǔ)言中文教程（十三）：Swift繼承的用法

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一個(gè)類可以繼承另一個(gè)類的方法，屬性和其它特性。當(dāng)一個(gè)類繼承其它類，繼承類叫子類，被繼承類叫超類（或父類）。在Swift中，繼承是區(qū)分「類」與其它類型的一個(gè)基本特征。

在Swift中，類可以調(diào)用和訪問(wèn)超類的方法，屬性和下標(biāo)，并且可以重寫（override）這些方法，屬性和下標(biāo)來(lái)優(yōu)化或修改它們的行為。Swift會(huì)檢查你的重寫定義在超類中是否有匹配的定義，以此確保你的重寫行為是正確的。

可以為類中繼承來(lái)的屬性添加屬性觀察器（property observer），這樣一來(lái)，當(dāng)屬性值改變時(shí)，類就會(huì)被通知到。可以為任何屬性添加屬性觀察器，無(wú)論它原本被定義為存儲(chǔ)型屬性（stored property）還是計(jì)算型屬性（computed property）。

定義一個(gè)基類

不繼承于其它類的類，稱之為基類。

注意：Swift中的類并不是從一個(gè)通用的基類繼承而來(lái)。如果你不為你定義的類指定一個(gè)超類的話，這個(gè)類就自動(dòng)成為基類。

下面的例子定義了一個(gè)叫Vehicle的基類。這個(gè)基類聲明了兩個(gè)對(duì)所有車輛都通用的屬性（numberOfWheels和maxPassengers）。這些屬性在description方法中使用，這個(gè)方法返回一個(gè)String類型的，對(duì)車輛特征的描述：

class Vehicle {
    var numberOfWheels: Int
    var maxPassengers: Int
    func description() -> String {
        return "\(numberOfWheels) wheels; up to \(maxPassengers) passengers"
    }
    init() {
        numberOfWheels = 0
        maxPassengers = 1
    }
}

Vehicle類定義了初始化器（initializer）來(lái)設(shè)置屬性的值。初始化器會(huì)在構(gòu)造函數(shù)一節(jié)中詳細(xì)介紹，這里我們做一下簡(jiǎn)單介紹，以便于講解子類中繼承來(lái)的屬性可以如何被修改。

初始化器用于創(chuàng)建某個(gè)類型的一個(gè)新實(shí)例。盡管初始化器并不是方法，但在語(yǔ)法上，兩者很相似。初始化器的工作是準(zhǔn)備新實(shí)例以供使用，并確保實(shí)例中的所有屬性都擁有有效的初始化值。

初始化器的最簡(jiǎn)單形式就像一個(gè)沒(méi)有參數(shù)的實(shí)例方法，使用init關(guān)鍵字：

init() {
    // perform some initialization here
}

如果要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)Vehicle類的新實(shí)例，使用初始化器語(yǔ)法調(diào)用上面的初始化器，即類名后面跟一個(gè)空的小括號(hào)：

let someVehicle = Vehicle()

這個(gè)Vehicle類的初始化器為任意的一輛車設(shè)置一些初始化屬性值（numberOfWheels = 0和maxPassengers = 1）。

Vehicle類定義了車輛的共同特性，但這個(gè)類本身并沒(méi)太大用處。為了使它更為實(shí)用，你需要進(jìn)一步細(xì)化它來(lái)描述更具體的車輛。

Subclassing（子類化？待定）

subclassing指的是在一個(gè)已有類的基礎(chǔ)上創(chuàng)建一個(gè)新的類。子類繼承超類的特性，并且你可以優(yōu)化或改變它。你還可以為子類添加新的特性。

為了指明某個(gè)類的超類，將超類名寫在子類名的后面，用冒號(hào)分隔：

class SomeClass: SomeSuperclass {
    // class definition goes here
}

下一個(gè)例子，定義一個(gè)更具體的車輛類叫Bicycle。這個(gè)新類是在Vehicle類的基礎(chǔ)上創(chuàng)建起來(lái)。因此你需要將Vehicle類放在Bicycle類后面，用冒號(hào)分隔。

我們可以將這讀作：

“定義一個(gè)新的類叫Bicycle，它繼承了Vehicle的特性”；

class Bicycle: Vehicle {
    init() {
        super.init()
        numberOfWheels = 2
    }
}

Bicycle是Vehicle的子類，Vehicle是Bicycle的超類。新的Bicycle類自動(dòng)獲得Vehicle類的特性，比如maxPassengers和numberOfWheels屬性。你可以在子類中定制這些特性，或添加新的特性來(lái)更好地描述Bicycle類。

Bicycle類定義了一個(gè)初始化器來(lái)設(shè)置它定制的特性（自行車只有2個(gè)輪子）。Bicycle的初始化器調(diào)用了它父類Vehicle的初始化器super.init()，以此確保在Bicycle類試圖修改那些繼承來(lái)的屬性前，Vehicle類已經(jīng)初始化過(guò)它們了。

注意：不像Objective-C，在Swift中，初始化器默認(rèn)是不繼承的，見(jiàn)初始化器的繼承與重寫

Vehicle類中maxPassengers的默認(rèn)值對(duì)自行車來(lái)說(shuō)已經(jīng)是正確的，因此在Bicycle的初始化器中并沒(méi)有改變它。而numberOfWheels原來(lái)的值對(duì)自行車來(lái)說(shuō)是不正確的，因此在初始化器中將它更改為2。

Bicycle不僅可以繼承Vehicle的屬性，還可以繼承它的方法。如果你創(chuàng)建了一個(gè)Bicycle類的實(shí)例，你就可以調(diào)用它繼承來(lái)的description方法，并且可以看到，它輸出的屬性值已經(jīng)發(fā)生了變化：

let bicycle = Bicycle()
println("Bicycle: \(bicycle.description())")
// Bicycle: 2 wheels; up to 1 passengers

子類還可以繼續(xù)被其它類繼承：

class Tandem: Bicycle {
    init() {
        super.init()
        maxPassengers = 2
    }
}

上面的例子創(chuàng)建了Bicycle的一個(gè)子類：雙人自行車（tandem）。Tandem從Bicycle繼承了兩個(gè)屬性，而這兩個(gè)屬性是Bicycle從Vehicle繼承而來(lái)的。Tandem并不修改輪子的數(shù)量，因?yàn)樗允且惠v自行車，有2個(gè)輪子。但它需要修改maxPassengers的值，因?yàn)殡p人自行車可以坐兩個(gè)人。

注意：子類只允許修改從超類繼承來(lái)的變量屬性，而不能修改繼承來(lái)的常量屬性。

創(chuàng)建一個(gè)Tandem類的實(shí)例，打印它的描述，即可看到它的屬性已被更新：

let tandem = Tandem()
println("Tandem: \(tandem.description())")
// Tandem: 2 wheels; up to 2 passengers

注意，Tandem類也繼承了description方法。一個(gè)類的實(shí)例方法會(huì)被這個(gè)類的所有子類繼承。

重寫（Overriding）

子類可以為繼承來(lái)的實(shí)例方法（instance method），類方法（class method），實(shí)例屬性（instance property），或下標(biāo)（subscript）提供自己定制的實(shí)現(xiàn)（implementation）。我們把這種行為叫重寫（overriding）。

如果要重寫某個(gè)特性，你需要在重寫定義的前面加上override關(guān)鍵字。這么做，你就表明了你是想提供一個(gè)重寫版本，而非錯(cuò)誤地提供了一個(gè)相同的定義。意外的重寫行為可能會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)知的錯(cuò)誤，任何缺少override關(guān)鍵字的重寫都會(huì)在編譯時(shí)被診斷為錯(cuò)誤。

override關(guān)鍵字會(huì)提醒Swift編譯器去檢查該類的超類（或其中一個(gè)父類）是否有匹配重寫版本的聲明。這個(gè)檢查可以確保你的重寫定義是正確的。

訪問(wèn)超類的方法，屬性及下標(biāo)

當(dāng)你在子類中重寫超類的方法，屬性或下標(biāo)時(shí)，有時(shí)在你的重寫版本中使用已經(jīng)存在的超類實(shí)現(xiàn)會(huì)大有裨益。比如，你可以優(yōu)化已有實(shí)現(xiàn)的行為，或在一個(gè)繼承來(lái)的變量中存儲(chǔ)一個(gè)修改過(guò)的值。

在合適的地方，你可以通過(guò)使用super前綴來(lái)訪問(wèn)超類版本的方法，屬性或下標(biāo)：

• 在方法someMethod的重寫實(shí)現(xiàn)中，可以通過(guò)super.someMethod()來(lái)調(diào)用超類版本的someMethod方法。
• 在屬性someProperty的getter或setter的重寫實(shí)現(xiàn)中，可以通過(guò)super.someProperty來(lái)訪問(wèn)超類版本的someProperty屬性。
• 在下標(biāo)的重寫實(shí)現(xiàn)中，可以通過(guò)super[someIndex]來(lái)訪問(wèn)超類版本中的相同下標(biāo)。

重寫方法

在子類中，你可以重寫繼承來(lái)的實(shí)例方法或類方法，提供一個(gè)定制或替代的方法實(shí)現(xiàn)。

下面的例子定義了Vehicle的一個(gè)新的子類，叫Car，它重寫了從Vehicle類繼承來(lái)的'description'方法：

class Car: Vehicle {
    var speed: Double = 0.0
    init() {
        super.init()
        maxPassengers = 5
        numberOfWheels = 4
    }
    override func description() -> String {
        return super.description() + "; "
            + "traveling at \(speed) mph"
    }
}

Car聲明了一個(gè)新的存儲(chǔ)型屬性speed，它是Double類型的，默認(rèn)值是0.0，表示“時(shí)速是0英里”。'Car'有自己的初始化器，它將乘客的最大數(shù)量設(shè)為5，輪子數(shù)量設(shè)為4。

Car重寫了繼承來(lái)的description方法，它的聲明與Vehicle中的description方法一致，聲明前面加上了override關(guān)鍵字。

Car中的description方法并非完全自定義，而是通過(guò)super.description使用了超類Vehicle中的description方法，然后再追加一些額外的信息，比如汽車的當(dāng)前速度。

如果你創(chuàng)建一個(gè)Car的新實(shí)例，并打印description方法的輸出，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)描述信息已經(jīng)發(fā)生了改變：

let car = Car()
println("Car: \(car.description())")
// Car: 4 wheels; up to 5 passengers; traveling at 0.0 mph

重寫屬性

你可以重寫繼承來(lái)的實(shí)例屬性或類屬性，提供自己定制的getter和setter，或添加屬性觀察器使重寫的屬性觀察屬性值什么時(shí)候發(fā)生改變。

重寫屬性的Getters和Setters

你可以提供定制的getter（或setter）來(lái)重寫任意繼承來(lái)的屬性，無(wú)論繼承來(lái)的屬性是存儲(chǔ)型的還是計(jì)算型的屬性。子類并不知道繼承來(lái)的屬性是存儲(chǔ)型的還是計(jì)算型的，它只知道繼承來(lái)的屬性會(huì)有一個(gè)名字和類型。你在重寫一個(gè)屬性時(shí)，必需將它的名字和類型都寫出來(lái)。這樣才能使編譯器去檢查你重寫的屬性是與超類中同名同類型的屬性相匹配的。

你可以將一個(gè)繼承來(lái)的只讀屬性重寫為一個(gè)讀寫屬性，只需要你在重寫版本的屬性里提供getter和setter即可。但是，你不可以將一個(gè)繼承來(lái)的讀寫屬性重寫為一個(gè)只讀屬性。

注意：如果你在重寫屬性中提供了setter，那么你也一定要提供getter。如果你不想在重寫版本中的getter里修改繼承來(lái)的屬性值，你可以直接返回super.someProperty來(lái)返回繼承來(lái)的值。正如下面的SpeedLimitedCar的例子所示。

以下的例子定義了一個(gè)新類，叫SpeedLimitedCar，它是Car的子類。類SpeedLimitedCar表示安裝了限速裝置的車，它的最高速度只能達(dá)到40mph。你可以通過(guò)重寫繼承來(lái)的speed屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)速度限制：

class SpeedLimitedCar: Car {
    override var speed: Double  {
    get {
        return super.speed
    }
    set {
        super.speed = min(newValue, 40.0)
    }
    }
}

當(dāng)你設(shè)置一個(gè)SpeedLimitedCar實(shí)例的speed屬性時(shí)，屬性setter的實(shí)現(xiàn)會(huì)去檢查新值與限制值40mph的大小，它會(huì)將超類的speed設(shè)置為newValue和40.0中較小的那個(gè)。這兩個(gè)值哪個(gè)較小由min函數(shù)決定，它是Swift標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的一個(gè)全局函數(shù)。min函數(shù)接收兩個(gè)或更多的數(shù)，返回其中最小的那個(gè)。

如果你嘗試將SpeedLimitedCar實(shí)例的speed屬性設(shè)置為一個(gè)大于40mph的數(shù)，然后打印description函數(shù)的輸出，你會(huì)發(fā)現(xiàn)速度被限制在40mph：

let limitedCar = SpeedLimitedCar()
limitedCar.speed = 60.0
println("SpeedLimitedCar: \(limitedCar.description())")
// SpeedLimitedCar: 4 wheels; up to 5 passengers; traveling at 40.0 mph

重寫屬性觀察器（Property Observer）

你可以在屬性重寫中為一個(gè)繼承來(lái)的屬性添加屬性觀察器。這樣一來(lái)，當(dāng)繼承來(lái)的屬性值發(fā)生改變時(shí)，你就會(huì)被通知到，無(wú)論那個(gè)屬性原本是如何實(shí)現(xiàn)的。關(guān)于屬性觀察器的更多內(nèi)容，請(qǐng)看屬性觀察器。

注意：你不可以為繼承來(lái)的常量存儲(chǔ)型屬性或繼承來(lái)的只讀計(jì)算型屬性添加屬性觀察器。這些屬性的值是不可以被設(shè)置的，所以，為它們提供willSet或didSet實(shí)現(xiàn)是不恰當(dāng)。此外還要注意，你不可以同時(shí)提供重寫的setter和重寫的屬性觀察器。如果你想觀察屬性值的變化，并且你已經(jīng)為那個(gè)屬性提供了定制的setter，那么你在setter中就可以觀察到任何值變化了。

下面的例子定義了一個(gè)新類叫AutomaticCar，它是Car的子類。AutomaticCar表示自動(dòng)擋汽車，它可以根據(jù)當(dāng)前的速度自動(dòng)選擇合適的擋位。AutomaticCar也提供了定制的description方法，可以輸出當(dāng)前擋位。

class AutomaticCar: Car {
    var gear = 1
    override var speed: Double {
    didSet {
        gear = Int(speed / 10.0) + 1
    }
    }
    override func description() -> String {
        return super.description() + " in gear \(gear)"
    }
}

當(dāng)你設(shè)置AutomaticCar的speed屬性，屬性的didSet觀察器就會(huì)自動(dòng)地設(shè)置gear屬性，為新的速度選擇一個(gè)合適的擋位。具體來(lái)說(shuō)就是，屬性觀察器將新的速度值除以10，然后向下取得最接近的整數(shù)值，最后加1來(lái)得到檔位gear的值。例如，速度為10.0時(shí)，擋位為1；速度為35.0時(shí)，擋位為4：

let automatic = AutomaticCar()
automatic.speed = 35.0
println("AutomaticCar: \(automatic.description())")
// AutomaticCar: 4 wheels; up to 5 passengers; traveling at 35.0 mph in gear 4

防止重寫

你可以通過(guò)把方法，屬性或下標(biāo)標(biāo)記為final來(lái)防止它們被重寫，只需要在聲明關(guān)鍵字前加上@final特性即可。（例如：@final var, @final func, @final class func, 以及 @final subscript）

如果你重寫了final方法，屬性或下標(biāo)，在編譯時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)。在擴(kuò)展中，你添加到類里的方法，屬性或下標(biāo)也可以在擴(kuò)展的定義里標(biāo)記為final。

你可以通過(guò)在關(guān)鍵字class前添加@final特性（@final class）來(lái)將整個(gè)類標(biāo)記為final的，這樣的類是不可被繼承的，否則會(huì)報(bào)編譯錯(cuò)誤。

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