访问控制和自定义类型 2个月前

访问控制

访问控制可以限定其它源文件或模块对你的代码的访问。这个特性可以让你隐藏代码的实现细节,并且能提供一个接口来让别人访问和使用你的代码。

你可以明确地给单个类型(类、结构体、枚举)设置访问级别,也可以给这些类型的属性、方法、构造器、下标等设置访问级别。协议也可以被限定在一定访问级别的范围内使用,包括协议里的全局常量、变量和函数。

Swift 不仅提供了多种不同的访问级别,还为某些典型场景提供了默认的访问级别,这样就不需要我们在每段代码中都显式声明访问级别。如果你只是开发一个单 target 的应用程序,完全可以不用显式声明代码的访问级别。

注意

为了简单起见,对于代码中可以设置访问级别的特性(属性、基本类型、函数等),在下面的章节中我们会统一称之为“实体”。

模块和源文件

Swift 中的访问控制模型基于模块和源文件这两个概念。

模块指的是独立的代码单元,框架或应用程序会作为一个独立的模块来构建和发布。在 Swift 中,一个模块可以使用 import 关键字导入另外一个模块。

在 Swift 中,Xcode 的每个 target(例如框架或应用程序)都被当作独立的模块处理。如果你是为了实现某个通用的功能,或者是为了封装一些常用方法而将代码打包成独立的框架,这个框架就是 Swift 中的一个模块。当它被导入到某个应用程序或者其他框架时,框架的内容都将属于这个独立的模块。

源文件 就是 Swift 模块中的源代码文件(实际上,源文件属于一个应用程序或框架)。尽管我们一般会将不同的类型分别定义在不同的源文件中,但是同一个源文件也可以包含多个类型、函数等的定义。

访问级别

Swift 为代码中的实体提供了五种不同的 访问级别 。这些访问级别不仅与源文件中定义的实体相关,同时也与源文件所属的模块相关。

  • openpublic 级别可以让实体被同一模块源文件中的所有实体访问,在模块外也可以通过导入该模块来访问源文件里的所有实体。通常情况下,你会使用 open 或 public 级别来指定框架的外部接口。open 和 public 的区别在后面会提到。
  • internal 级别让实体被同一模块源文件中的任何实体访问,但是不能被模块外的实体访问。通常情况下,如果某个接口只在应用程序或框架内部使用,就可以将其设置为 internal 级别。
  • fileprivate 限制实体只能在其定义的文件内部访问。如果功能的部分实现细节只需要在文件内使用时,可以使用 fileprivate 来将其隐藏。
  • private 限制实体只能在其定义的作用域,以及同一文件内的 extension 访问。如果功能的部分细节只需要在当前作用域内使用时,可以使用 private 来将其隐藏。

open 为最高访问级别(限制最少),private 为最低访问级别(限制最多)。

open 只能作用于类和类的成员,它和 public 的区别主要在于 open 限定的类和成员能够在模块外被继承和重写,在下面的 子类 这一节中有详解。将类的访问级别显式指定为 open 表明你已经设计好了类的代码,并且充分考虑过这个类在其他模块中用作父类时的影响。

访问级别基本原则

Swift 中的访问级别遵循一个基本原则: 实体不能定义在具有更低访问级别(更严格)的实体中

例如:

  • 一个 public 的变量,其类型的访问级别不能是 internal,fileprivate 或是 private。因为无法保证变量的类型在使用变量的地方也具有访问权限。
  • 函数的访问级别不能高于它的参数类型和返回类型的访问级别。因为这样就会出现函数可以在任何地方被访问,但是它的参数类型和返回类型却不可以的情况。

关于此原则在各种情况下的具体表现,将在下文有所体现。

默认访问级别

你代码中所有的实体,如果你不显式的指定它们的访问级别,那么它们将都有一个 internal 的默认访问级别,(有一些例外情况,本文稍后会有说明)。因此,多数情况下你不需要显式指定实体的访问级别。

单 target 应用程序的访问级别

当你编写一个单 target 应用程序时,应用的所有功能都是为该应用服务,而不需要提供给其他应用或者模块使用,所以你不需要明确设置访问级别,使用默认的访问级别 internal 即可。但是,你也可以使用 fileprivateprivate 访问级别,用于隐藏一些功能的实现细节。

框架的访问级别

当你开发框架时,就需要把一些对外的接口定义为 open 或 public 访问级别,以便使用者导入该框架后可以正常使用其功能。这些被你定义为对外的接口,就是这个框架的 API。

注意

框架的内部实现仍然可以使用默认的访问级别 internal,当你需要对框架内部其它部分隐藏细节时可以使用 privatefileprivate。对于框架的对外 API 部分,你就需要将它们设置为 openpublic 了。

单元测试 target 的访问级别

当你的应用程序包含单元测试 target 时,为了测试,测试模块需要访问应用程序模块中的代码。默认情况下只有 openpublic 级别的实体才可以被其他模块访问。然而,如果在导入应用程序模块的语句前使用 @testable 特性,然后在允许测试的编译设置(Build Options -> Enable Testability)下编译这个应用程序模块,单元测试目标就可以访问应用程序模块中所有内部级别的实体。

访问控制语法

通过修饰符 openpublicinternalfileprivateprivate 来声明实体的访问级别:

publicclassSomePublicClass {}
internalclassSomeInternalClass {}
fileprivateclassSomeFilePrivateClass {}
privateclassSomePrivateClass {}

publicvar somePublicVariable =0
internallet someInternalConstant =0
fileprivatefuncsomeFilePrivateFunction() {}
privatefuncsomePrivateFunction() {}

除非专门指定,否则实体默认的访问级别为 internal,可以查阅 默认访问级别 这一节。这意味着在不使用修饰符显式声明访问级别的情况下,SomeInternalClasssomeInternalConstant 的访问级别是 internal

classSomeInternalClass {}   // 隐式 internal
var someInternalConstant =0// 隐式 internal

自定义类型

如果想为一个自定义类型指定访问级别,在定义类型时进行指定即可。新类型只能在它的访问级别限制范围内使用。例如,你定义了一个 fileprivate 级别的类,那这个类就只能在定义它的源文件中使用,可以作为属性类型、函数参数类型或者返回类型等等。

一个类型的访问级别也会影响到类型 成员 (属性、方法、构造器、下标)的默认访问级别。如果你将类型指定为 private 或者 fileprivate 级别,那么该类型的所有成员的默认访问级别也会变成 private 或者 fileprivate 级别。如果你将类型指定为 internalpublic(或者不明确指定访问级别,而使用默认的 internal ),那么该类型的所有成员的默认访问级别将是 internal

重点

上面提到,一个 public 类型的所有成员的访问级别默认为 internal 级别,而不是 public 级别。如果你想将某个成员指定为 public 级别,那么你必须显式指定。这样做的好处是,在你定义公共接口的时候,可以明确地选择哪些接口是需要公开的,哪些是内部使用的,避免不小心将内部使用的接口公开。

publicclassSomePublicClass {                  // 显式 public 类
publicvar somePublicProperty =0// 显式 public 类成员
var someInternalProperty =0// 隐式 internal 类成员
fileprivatefuncsomeFilePrivateMethod() {}  // 显式 fileprivate 类成员
privatefuncsomePrivateMethod() {}          // 显式 private 类成员
}

classSomeInternalClass {                       // 隐式 internal 类
var someInternalProperty =0// 隐式 internal 类成员
fileprivatefuncsomeFilePrivateMethod() {}  // 显式 fileprivate 类成员
privatefuncsomePrivateMethod() {}          // 显式 private 类成员
}

fileprivateclassSomeFilePrivateClass {        // 显式 fileprivate 类
funcsomeFilePrivateMethod() {}              // 隐式 fileprivate 类成员
privatefuncsomePrivateMethod() {}          // 显式 private 类成员
}

privateclassSomePrivateClass {                // 显式 private 类
funcsomePrivateMethod() {}                  // 隐式 private 类成员
}

元组类型

元组的访问级别将由元组中访问级别最严格的类型来决定。例如,如果你构建了一个包含两种不同类型的元组,其中一个类型为 internal,另一个类型为 private,那么这个元组的访问级别为 private

注意

元组不同于类、结构体、枚举、函数那样有单独的定义。一个元组的访问级别是由元组中元素的访问级别来决定的,不能被显式指定。

函数类型

函数的访问级别根据访问级别最严格的参数类型或返回类型的访问级别来决定。但是,如果这种访问级别不符合函数定义所在环境的默认访问级别,那么就需要明确地指定该函数的访问级别。

下面的例子定义了一个名为 someFunction() 的全局函数,并且没有明确地指定其访问级别。也许你会认为该函数应该拥有默认的访问级别 internal,但事实并非如此。事实上,如果按下面这种写法,代码将无法通过编译:

funcsomeFunction() -> (SomeInternalClass, SomePrivateClass) {
// 此处是函数实现部分
}

我们可以看到,这个函数的返回类型是一个元组,该元组中包含两个自定义的类(可查阅 自定义类型)。其中一个类的访问级别是 internal,另一个的访问级别是 private,所以根据元组访问级别的原则,该元组的访问级别是 private(元组的访问级别与元组中访问级别最低的类型一致)。

因为该函数返回类型的访问级别是 private,所以你必须使用 private 修饰符来明确指定该函数的访问级别:

privatefuncsomeFunction() -> (SomeInternalClass, SomePrivateClass) {
// 此处是函数实现部分
}

将该函数指定为 publicinternal,或者使用默认的访问级别 internal 都是错误的,因为如果把该函数当做 publicinternal 级别来使用的话,可能会无法访问 private 级别的返回值。

枚举类型

枚举成员的访问级别和该枚举类型相同,你不能为枚举成员单独指定不同的访问级别。

比如下面的例子,枚举 CompassPoint 被明确指定为 public,那么它的成员 northsoutheastwest 的访问级别同样也是 public

publicenumCompassPoint {
case north
case south
case east
case west
}

原始值和关联值

枚举定义中的任何原始值或关联值的类型的访问级别至少不能低于枚举类型的访问级别。例如,你不能在一个 internal 的枚举中定义 private 的原始值类型。

嵌套类型

嵌套类型的访问级别和包含它的类型的访问级别相同,嵌套类型是 public 的情况除外。在一个 public 的类型中定义嵌套类型,那么嵌套类型自动拥有 internal 的访问级别。如果你想让嵌套类型拥有 public 访问级别,那么必须显式指定该嵌套类型的访问级别为 public。

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