Swift 结构体：struct 与类的区别

在 Swift 中，struct（结构体）和 class（类）都能用来定义自定义数据类型，但它们在内存管理、行为特性上存在根本差异。选择 struct 还是 class，直接影响程序的性能、安全性和可维护性。本文通过具体场景和代码对比，帮你快速掌握两者的核心区别。

1. 值类型 vs 引用类型

理解值类型和引用类型是区分 struct 和 class 的关键。

• struct 是值类型：当你把一个 struct 赋值给新变量，或作为参数传递时，Swift 会复制整个数据。
• class 是引用类型：赋值或传参时，Swift 只复制指向对象的引用（即“指针”），多个变量共享同一个实例。

验证值类型行为：

struct Point {
    var x: Int
    var y: Int
}

var a = Point(x: 1, y: 2)
var b = a          // 复制 a 的值
b.x = 10           // 修改 b 不影响 a

print(a.x) // 输出 1
print(b.x) // 输出 10

验证引用类型行为：

class Person {
    var name: String
    init(name: String) { self.name = name }
}

let p1 = Person(name: "Alice")
let p2 = p1        // p2 和 p1 指向同一个对象
p2.name = "Bob"

print(p1.name) // 输出 Bob（因为 p1 和 p2 共享同一实例）
print(p2.name) // 输出 Bob

2. 初始化与构造器

struct 自动获得成员逐一构造器，class 则没有。

当你定义一个 struct 时，Swift 会自动为你生成一个初始化方法，参数顺序与属性声明一致：

struct Rectangle {
    var width: Double
    var height: Double
}

// 自动获得 init(width:height:)
let rect = Rectangle(width: 5.0, height: 3.0)

而 class 不会自动生成这种构造器，你必须手动实现：

class Circle {
    var radius: Double

    // 必须显式定义构造器
    init(radius: Double) {
        self.radius = radius
    }
}

let circle = Circle(radius: 4.0)

注意：如果 struct 的所有属性都有默认值，则可以不写任何构造器，直接使用 StructName() 初始化。

3. 继承能力

class 支持继承，struct 不支持。

你可以让一个 class 继承另一个 class，获得其属性和方法，并可重写（override）行为：

class Vehicle {
    var speed: Double = 0.0
    func move() { print("Moving") }
}

class Car: Vehicle {
    override func move() {
        print("Car is moving at \(speed) km/h")
    }
}

而 struct 不能继承其他 struct 或 class。这是 struct 的硬性限制。

4. 可变性（Mutating）

在 struct 中修改自身属性需要标记为 mutating，class 则不需要。

因为 struct 是值类型，默认情况下其方法不能修改自身的属性（保证不可变性）。若要修改，必须显式声明：

struct Counter {
    var count = 0

    mutating func increment() {
        count += 1  // 合法：因为方法是 mutating
    }
}

var c = Counter()
c.increment() // OK

而在 class 中，方法可以直接修改属性：

class CounterClass {
    var count = 0
    func increment() {
        count += 1  // 无需 mutating
    }
}

如果你尝试在非 mutating 方法中修改 struct 属性，编译器会报错。

5. 内存管理和性能

struct 存储在栈上（stack），class 实例存储在堆上（heap）。

• 栈内存分配快、释放快，适合小型、频繁创建销毁的数据（如坐标点、尺寸、颜色）。
• 堆内存需要引用计数管理（ARC），有额外开销，适合大型、长期存在的对象（如用户、网络请求）。

因此，优先使用 struct 可提升性能并避免循环引用问题。

何时使用 struct？何时使用 class？

下表总结了选择依据：

通用原则：除非你需要 class 的特性（如继承、引用语义），否则优先使用 struct。Apple 官方也建议：“Use structs for things that are values.”

验证你的选择是否合理

检查以下问题：

1. 这个类型是否代表一个“值”？（比如 (x: 10, y: 20) 就是一个位置值）
2. 多个变量是否应该拥有独立副本？（修改一个不应影响另一个）
3. 是否不需要继承？

如果三个问题答案都是“是”，就用 struct。

反例：如果你发现 struct 中包含大量属性，且经常需要通过引用来共享状态，那它可能更适合改为 class。

// ✅ 合理使用 struct：表示几何矩形
struct Rect {
    var origin: Point
    var size: Size
}

// ❌ 不合理：试图用 struct 模拟 UI 控件（应使用 class）
struct Button {  // 错误：UI 控件需引用语义和继承
    var title: String
    var action: () -> Void
}

记住：struct 更适合“数据”，class 更适合“对象”。