Enum 成为 Swfit 语言的一条独立设计分支

Swift 的枚举设计，比较能体现这门语言的设计哲学：

让类型系统表达程序的真实意图，用编译器保证安全，用枚举表达可能性空间

更加清晰和细致的类型系统，是现代编程语言的发展趋势，swift 中 enum 被视为一等公民。足见其重要性，很多 Swift 语言的基础设施都是通过 enum 来提炼类型系统实现的。

1、例如 swift 中的 Optional 的实现就是个枚举：


enum Optional<Wrapped> {
    case none
    case some(Wrapped)
}

这个泛型枚举，可以看做为一个类型集合：{ none, some(关联值 wrapped) }，有了这个类型集合，编译期就可以对每个编译期的值进行类型推断和检测。这就是让编译期用类型系统保证安全。

2、还有 Result 也是通过枚举实现的


enum Result<Success, Failure: Error> {
    case success(Success)
    case failure(Failure)
}

可见 Swift 中的 enum 很重要，可以用枚举实现很多基础实现。

Enum 分类

为了方便理解和记忆，swift 的 enum 设计可以分为 3 类：

状态集合枚举 (标签枚举、无原始值枚举), Tag Enum

有原始值的枚举 RawValue Enum

关联值枚举 Associated Enum；带标签的联合体（tagged union），一种变体 variant。

其中 rawValue Enum 和 associated Enum 属于不同的设计范畴，一个枚举不能同时拥有原始值和关联值。

1、Tag Enum

就是最普通的枚举，没有原始值，仅定义一组有限的状态，编译期决定好类型：


enum Direction { case up, down, left, right }

在底层其实是一个整型 tag (猜测)：


// 伪代码
struct Direction {
    enum Tag { up, down, left, right }
    Tag _tag;
}

这种枚举可以类比为 javascript 中的 Symbol 类型。

2、RawValue Enum

这种是值映射型，相当于对 C 语言等整型枚举的一个扩展。


enum Direction: String {
    case up = "U"
    case down = "D"
}

底层编译期生成伪代码:


struct Direction {
    enum Tag { up, down }
    Tag _tag;
    static let rawValues = ["U", "D"]
}

这种枚举可以做更灵活的语义化表达，某些场景用来提升代码可读性。RawValue 枚举的另一个好处，可以通过一个 rawValue 初始化一个枚举，不过初始化的是一个可选 Optional 类型的值


enum TestCaseAgency {
    case DevTest
    case ProdTest
}

let t1: TestCaseRaw? = TestCaseRaw.init(rawValue: "DevTest");
let t2: TestCaseRaw? = TestCaseRaw.init(rawValue: "emp");

if let r1 = t1 {
    print("r1: ", r1.rawValue);
}

if let _ = t2 {
    
} else {
    print("empty t2");
}

3、Associated Enum

关联值，目的是可以额外绑定数据，让某种状态下的表现能力更强。例如系统的 Result:


enum Result<Success, Failure> where Failure: Error {
    case success(Success)
    case failure(Error)
}

结果从枚举层面看，可以分为两种状态：成功、失败。但实际情况是，成功状态下还需要处理对应的数据，这个数据就是这种状态下的关联值。这样既能使用枚举做类型限定，同时还能表达数据。枚举的底层实现类似 “带标签的联合体”：


enum Direction {
    case move(x: Int, y: Int)
    case stop
}

底层模型（伪 C++）：


struct Direction {
    enum Tag { move, stop } _tag;
    union {
        struct { int x, y; } moveData;
    };
}

总结到这里，看看 swift 官方文档的描述:

“Enumerations like these are also known as discriminated unions, tagged unions, or variants.”

此外需要注意，关联值枚举，是个运行时类型，绑定的值需要运行时才能确认。

4、使用场景总结

类型	场景	示例
基本枚举	固定状态集合	enum Direction { case up, down }
原始值枚举	映射外部值（API、持久化、枚举名序列化）	enum HTTPMethod: String { case get="GET", post="POST" }
关联值枚举	表达变体（variant）类型或结果类型	enum Result { case success(Data), failure(Error) }

这三种写法其实体现了 Swift 的三个设计理念：

枚举类型	设计哲学	关键词
基本枚举	用类型表示状态空间	安全、显式
原始值枚举	类型安全的值映射	序列化、桥接外部系统
关联值枚举	代数数据类型（ADT）	表达力、可组合性

获取原始值和关联值

1、获取原始值

Enum 有原生支持的属性 rawValue


enum TestCaseRaw: String {
    case DevTest = "dev"
    case ProdTest = "prod"
}

let case1 = TestCaseRaw.DevTest
print(case1.rawValue)   // 输出: "dev"

.rawValue 是 Swift 自动生成的只读属性；

只能用于定义了原始值类型（enum Name: Type {}）的枚举；

原始值在编译期固定（编译器直接分配表）。

2、获取关联值 2.1 使用 switch 模式匹配，let 解包来获取值


switch case2 {
case .DevTest(let a, let b):
    print("DevTest 参数:", a, b)
case .ProdTest(let str):
    print("ProdTest 参数:", str)
}

2.2 使用 if case 解构（适合单一判断）


if case let .ProdTest(env) = case3 {
    print("当前环境:", env)
}

值类型的 enum 属性支持

1、先明确，swift 的 enum 是值类型，值拷贝

无论 enum 内部放的是什么，enum 本身是值类型。这个含义是，enum 赋值的时候，都是值拷贝。这是由语言层级（编译器定义）决定的，不会因为它内部“引用”了类实例而改变。


enum Container {
    case number(Int)
    case object(MyClass)
}

class MyClass {
    var value: Int
    init(_ v: Int) { self.value = v }
}

var a = Container.object(MyClass(10))
var b = a  // 值拷贝（enum 是值类型）

此时：

a 和 b 是两个独立的 枚举值

但它们内部都“引用了”同一个 MyClass 实例

也就是说：

enum 的复制是“浅拷贝”语义上的值拷贝。
但是如果其中携带了引用类型，那么内部的引用不会被复制。

这与结构体的行为是一致的。

2、enum 内部支持的属性定义

2.1 不支持存储属性

因为 enum 是一种状态表示的集合，支持存储属性，会破坏状态的稳定性。枚举的本质是一个 有限离散状态的联合类型（sum type），每个 case 可能携带不同关联值。如果允许存储属性，就会破坏这个模型的“固定内存布局”特性，使得每个 case 的内存结构不再可预测。


enum TestEnum {
    var name: String = "Hello" // ❌ 编译错误
}

2.2 支持计算属性和类型属性

计算属性：通过计算返回，不占用额外的存储空间


enum Direction {
    case north, south, east, west

    var opposite: Direction {
        switch self {
        case .north: return .south
        case .south: return .north
        case .east: return .west
        case .west: return .east
        }
    }

    var description: String {
        switch self {
        case .north: return "↑ North"
        case .south: return "↓ South"
        case .east: return "→ East"
        case .west: return "← West"
        }
    }
}

let d = Direction.east
print(d.opposite)      // west
print(d.description)   // → East

静态属性用于枚举级别的共享信息，不依赖具体枚举实例。


enum APIEnvironment {
    case dev, staging, prod

    static let defaultBaseURL = "https://api.example.com"

    var baseURL: String {
        switch self {
        case .dev: return "https://dev.api.example.com"
        case .staging: return "https://staging.api.example.com"
        case .prod: return APIEnvironment.defaultBaseURL
        }
    }
}

print(APIEnvironment.defaultBaseURL)
print(APIEnvironment.prod.baseURL)