Swift中的反射

原文：http://www.cocoachina.com/applenews/devnews/2014/0623/8923.html

Swift 事实上是支持反射的。只是功能略弱。

本文介绍主要的反射使用方法和相关类型。

 

MetaType 和 Type 语法

The metatype of a class, structure, or enumeration type is the name of that type followed by .Type. The metatype of a protocol type—not the concrete type that conforms to the protocol at runtime—is the name of that protocol followed by .Protocol. For example, the metatype of the class type SomeClass is SomeClass.Type and the metatype of the protocol SomeProtocol is SomeProtocol.Protocol.

 

You can use the postfix self expression to access a type as a value. For example, SomeClass.self returns SomeClass itself, not an instance of SomeClass. And SomeProtocol.self returns SomeProtocol itself, not an instance of a type that conforms to SomeProtocol at runtime.

• metatype-type –> type.Type | type.Protocol
  
• type-as-value –> type.self

 

当中 metatype-type 出如今代码中须要类型的地方， type-as-value 出如今代码中须要值、变量的地方。

 

Any.Type 类型大家能够猜下它表示什么。

 

基础定义

 

反射信息用 Mirror 类型表示，类型协议是 Reflectable，但实际看起来 Reflectable 没有不论什么作用。

protocol Reflectable {
  func getMirror() -> Mirror
}
protocol Mirror {
  var value: Any { get }
  var valueType: Any.Type { get }
  var objectIdentifier: ObjectIdentifier? { get }
  var count: Int { get }
  subscript (i: Int) -> (String, Mirror) { get }
  var summary: String { get }
  var quickLookObject: QuickLookObject? { get }
  var disposition: MirrorDisposition { get }
}

 

实际上全部类型都实现了 Reflectable。

 

Mirror 协议相关字段：

• 1.value 相当于变量的 as Any 操作
• 2.valueType 获得变量类型
• 3.objectIdentifier 相当于一个 UInt 作用未知。可能是 metadata 表用到
• 4.count 子项目个数（能够是类、结构体的成员变量。也能够是字典，数组的数据）
• 5.subscript(Int) 訪问子项目, 和子项目的名字
• 6.summary 相当于 description
• 7.quickLookObject 是一个枚举，这个在 WWDC 有讲到，就是 Playground 代码右边栏的显示内容，比方常见类型，颜色。视图都能够
• 8.disposition 表示变量类型的性质，基础类型 or 结构 or 类 or 枚举 or 索引对象 or … 例如以下

enum MirrorDisposition {
  case Struct // 结构体
  case Class // 类
  case Enum // 枚举
  case Tuple // 元组
  case Aggregate // 基础类型
  case IndexContainer // 索引对象
  case KeyContainer // 键-值对象
  case MembershipContainer // 未知
  case Container // 未知
  case Optional // Type?
  var hashValue: Int { get }
}

通过函数 func reflect<T>(x: T) -> Mirror 能够获得反射对象 Mirror 。它定义在 Any 上。全部类型均可用。

 

实际操作

 

.valueType 处理

Any.Type 是全部类型的元类型，所以 .valueType 属性表示类型。实际使用的时候还真是有点诡异：

let mir = reflect(someVal)
swift mir.valueType {
case _ as String.Type:
    println("type = string")
case _ as Range<Int>.Type:
    println("type = range of int")
case _ as Dictionary<Int, Int>.Type:
    println("type = dict of int")
case _ as Point.Type:
    println("type = a point struct")
default:
    println("unkown type")
}

 

或者使用 is 推断：

if mir is String.Type {
    println("!!!type => String")
}

is String 推断变量是否是 String 类型。而 is String.Type 这里用来推断类型是否是 String 类型。

 

subscript(Int) 处理

实測发现直接用 mir[0] 訪问偶尔会出错。或许是 beta 的原因。

for r in 0..mir.count {
    let (name, subref) = mir[r]
    prtln("name: (name)")
    // visit sub Mirror here
}

通过上面的方法，基本上能够遍历大部分结构。

 

不同类型的处理

 

Struct 结构体、 Class 类

• .count 为字段个数。
• subscript(Int) 返回 （字段名，字段值反射 Mirror） 元组
• summary 为 mangled name
•  

Tuple 元组

• .count 为元组子元素个数
• subscript(Int) 的 name 为 “.0”, “.1” …
•  

Aggregate 基础类型

包含数字、字符串（含 NSString）、函数、部分 Foundation 类型、 MetaType 。

 

非常奇怪一点是測试发现枚举也被反射为基础类型。

怀疑是没实现完。

• .count 为 0

 

IndexContainer 索引对象

包含 Array<T>, T[], NSArray 等。能够通过 subscript 訪问。

• .count 为元组子元素个数
• subscript(Int) 的 name 为 “[0]”, “[1]” …

 

KeyContainer 键-值对象

包含 Dictionary<T, U>、NSDictionary

• .count 为元组子元素个数
• subscript(Int) 的 name 为 “[0]”, “[1]” … 实际訪问是 (name, (reflect(key), reflect(val)))

 

Optional Type?

仅仅包含 Type?

，不包含 Type!。

• .count 为 0 或者 1 (相应 nil 和有值的情况)
• subscript(Int) , name 为 “Some”

 

其它

Enum 枚举 看起来是未使用

MembershipContainer // 未知

Container // 未知

 

演示样例代码

 Gist  

 

 

zenny_chen补充（CocoaChina主页）

 

我这里再补充几句。

由于考虑到有些编程经验不是非常丰富的朋友对于此问题可能会感觉比較迷糊。

楼主，贴了Apple官方Swift编程指南与编程手冊第791页的第二段。

事实上第一段也比較重要——

 

A metatype type refers to the type of any type, including class types, structure types, enumeration types, and protocol types.

 

一个元类型是对任一类型（包含类类型，结构类型。枚举类型以及协议类型）的类型的引用。

 

在动态编程语言中，其复合类型（比方Swift中的类类型，结构类型。枚举类型以及协议类型）一般会以某种编码方式记录在执行时内存中，然后对外接口提供每种类型的唯一签名句柄。

 

举一个非常easy的样例。大家玩过Objective-C的话。[NSString class]所返回的Class句柄就是NSString的元类型。然后，我们通过runtime提供的各种接口就能够做非常多事情。

比方：

Class strClass = [NSString class];
    NSLog(@"The class name is: %s.", class_getName(strClass));

上述代码将输出The class name is NSString.

 

对于像Objective-C以及Swift这样的比較动态的编程语言而言，元类型事实上就是桥接我当前静态代码与执行时类型进行交互的玩意儿。通过元类型，我除了能够查询所相应的类型的具体信息之外，甚至还能对已存在的类型进行改动。

比方改动成员属性、甚至替换成员方法的实现等。这样的功能特性在计算机编程语言中也被称作为反射--Reflection。