15.2　构造器继承

15.2　构造器继承

我们在第14章介绍过构造与析构，在一个实例的构造过程中会调用构造器这样一个特殊的方法。在构造器中可以使用构造器代理帮助完成部分构造工作。类构造器代理分为横向代理和向上代理，横向代理只能在发生在同一类内部，这种构造器称为便利构造器。向上代理发生在继承的情况下，在子类构造过程中，要先调用父类构造器初始化父类的存储属性，这种构造器称为指定构造器。

第14章只介绍了便利构造器调用，本节将介绍向上代理和指定构造器调用。

15.2.1　构造器调用规则

我们先看看上一节的Person和Student类示例，修改代码如下：

class Person {
    var name : String
    var age : Int
    func description() -> String {
        return "\(name) 年龄是: \(age)"
    }
    convenience init () {                                              ①
        self.init(name: "Tony")
        self.age = 18
    }
    convenience init (name : String) {                                 ②
        self.init(name: name, age: 18)
    }
    init (name : String, age : Int) {                                  ③
        self.name = name
        self.age  = age
    }
}
class Student : Person {
    var school : String
    init (name : String, age : Int, school : String) {                 ④
        self.school = school
        super.init(name : name, age : age)
    }
    convenience override init (name : String, age : Int) {             ⑤
        self.init(name : name, age : age, school : "清华大学")
    }
}
let student = Student()
println("学生: \(student.description())")

在Person类中定义了3个构造器，见代码第①~③行，其中，第①行和第②行是便利构造器，第③行是指定构造器。在Student类中，定义了2个构造器，见代码第④~⑤行，其中第④行是指定构造器，第⑤行是便利构造器。

构造器之间的调用形成了构造器链，如图15-1所示，我们为这个构造器添加了标号。

Swift限制构造器之间的代理调用的规则有3条，如下所示。

指定构造器必须调用其直接父类的的指定构造器。从图15-1可见，Student中的④号指定构造器调用Person中的③号指定构造器。
便利构造器必须调用同一类中定义的其他构造器。从图15-1可见，Student中的⑤号便利构造器调用同一类中的④号便利构造器，Person中的①号便利构造器调用同一类中的②号便利构造器。
便利构造器必须最终以调用一个指定构造器结束。从图15-1可见，Student中的⑤号便利构造器调用同一类中的④号指定构造器，Person中的②号便利构造器调用同一类中的③号指定构造器。

{%}

图 15-1　构造器链

15.2.2　构造过程安全检查

在Swift中，类的构造过程包含两个阶段，如图15-2所示。

{%}

图 15-2　构造过程的两个阶段

第一阶段，首先分配内存，初始化子类存储属性，沿构造器链向上初始化父类存储属性，到达构造器链顶部，初始化全部的父类存储属性。

第二阶段，从顶部构造器链往下，可以对每个类进行进一步修改存储属性、调用实例方法等处理。

Swift编译器在构造过程中可以进行一些安全检查工作，这些工作可以有效地防止属性在初始化之前被访问，也可以防止属性被另外一个构造器意外地赋予不同的值。

为确保构造过程顺利完成，Swift提供了4种安全检查。

安全检查1

指定构造器必须保证其所在类的所有存储属性都初始化完成，之后才能向上调用父类构造器代理。

示例代码如下：

class Student : Person {
    var school : String
    init (name : String, age : Int, school : String) {　①
        self.school = school　②
        super.init(name : name, age : age)　③
    }
    convenience override init (name : String, age : Int) {
        self.init(name : name, age : age, school : "清华大学")
    }
}

上述代码第①行和第④行是定义构造器，其中第②行代码是初始化school属性，它一定要在第③行super.init(name : name, age : age)语句之前调用，super.init(name : name, age : age)是向上调用父类构造器代理。如果我们把第②行和第③行的代码互换一下，会出现如下编译错误：

error: property 'self.school' not initialized at super.init call
        super.init(name : name, age : age)
        ^

使用两段式构造过程分析上述代码，语句①~③都还属于第一阶段。

安全检查2

指定构造器必须先向上调用父类构造器代理，然后再为继承的属性设置新值，否则指定构造器赋予的新值将被父类中的构造器所覆盖。

示例代码如下：

class Student : Person {
    var school : String
    init (name : String, age : Int, school : String) {       ①
        self.school = school                                 ②
        super.init(name : name, age : age)                   ③
        self.name = "Tom"                                    ④
        self.age = 28                                        ⑤
    }
    convenience override init (name : String, age : Int) {
        self.init(name : name, age : age, school : "清华大学")
    }
}

上述代码第①行定义指定构造器init (name : String, age : Int, school : String)，第②行代码初始化school属性，这条语句必须要放在向上调用父类构造器代理之前（见第③行代码super.init(name : name, age : age)）。安全检查2关键是检查第④行和第⑤行代码，这两行代码是为从父类继承下来的name和age属性赋值，这要在向上调用父类构造器代理之后进行。

使用两段式构造过程分析上述init (name : String, age : Int, school : String)构造器，语句②和③属于第一阶段，语句④和⑤属于第二阶段。

安全检查3

便利构造器必须先调用同一类中的其他构造器代理，然后再为任意属性赋新值，否则便利构造器赋予的新值将被同一类中其他指定构造器所覆盖。

示例代码如下：

class Student : Person {
    var school : String
    ......
        convenience override init (name : String, age : Int) {      ①
        self.init(name : name, age : age, school : "清华大学")      ②
        self.name = "Tom"                                           ③
  }
}

上述代码第①行定义了便利构造器init (name : String, age : Int)，其中第②行代码是调用同一类中的其他构造器代理，首先调用语句self.init(name : name, age : age, school : "清华大学")，然后再调用第③行的self.name = "Tom"语句为school属性赋值。

安全检查4

构造器在第一阶段构造完成之前，不能调用实例方法，也不能读取实例属性。

15.2.3　构造器继承

Swift中的子类构造器的来源有两种：自己编写和从父类继承。并不是父类的所有的构造器都能自动继承下来，能够从父类自动继承下来的构造器是有条件的，如下所示。 条件1：如果子类没有定义任何指定构造器，它将自动继承所有父类的指定构造器。 条件2：如果子类提供了所有父类指定构造器的实现，无论是通过条件1继承过来的，还是通过自己编写实现的，它都将自动继承所有父类的便利构造器。

下面看示例代码：

class Person {                                                     ①
    var name : String
    var age : Int
    func description() -> String {
        return "\(name) 年龄是: \(age)"
    }
    convenience init () {                                          ②
        self.init(name: "Tony")
        self.age = 18
    }
    convenience init (name : String) {                             ③
        self.init(name: name, age: 18)
    }
    init (name : String, age : Int) {                              ④
        self.name = name
        self.age = age
    }
}
class Student : Person {                                           ⑤
    var school : String
    init (name : String, age : Int, school : String) {             ⑥
        self.school = school
        super.init(name : name, age : age)
    }
    convenience override init (name : String, age : Int) {         ⑦
        self.init(name : name, age : age, school : "清华大学")
    }
}
class Graduate : Student {                                         ⑧
    var special : String = ""
}

上述代码第①行、第⑤行和第⑧行分别定义了Person、Student和Graduate，它们是继承关系。

我们先看看符合条件1的继承，Graduate继承Student，Graduate类没有定义任何指定构造器，它将自动继承所有Student的指定构造器，如图15-3所示，符合条件1后，Graduate从Student继承了如下指定构造器：

init (name : String, age : Int, school : String)

我们再看符合条件2的继承，由于Graduate实现了Student的所有指定构造器，Graduate将自动继承所有Student的便利构造器。如图15-3所示，符合条件2后，Graduate从Student继承了如下3个便利构造器：

init (name : String, age : Int)
init (name : String)
init ()

如图15-3所示，Student继承Person后有4个构造器。

{%}

图 15-3　构造器自动继承（虚线表示继承过来的构造器）

条件1对Student不起作用，因为它有指定构造器，Student类中的便利构造器init (name : String, age : Int)满足了条件2（见代码第⑦行），它实现了父类指定构造器init (name : String, age : Int)（见代码第④行），由于子类构造器与父类构造器参数相同，需要使用override关键字，表示子类构造器重写（overriding）了父类构造器。

由于Student类实现了父类指定构造器，因此也继承了父类的另外两个便利构造器（见代码第②行和第③行）。

15.2 构造器继承