Swift5.0 - day5-继承、初始化、可选链、协议

一、继承(Inheritance)

1.1、类继承
- 值类型(枚举、结构体) 不支持继承，只有类支持继承；
- 没有父类的类称为基类 (Swift 并没有像OC/Java 那样规定：任何类最终都要继承于某个基类)
- 子类可以重写父类的 下标、方法、属性 重写必须加上 override 关键字

1.2、重写实例方法和下标

class Animal {
     func speak() {
         print("Animal speak")
     }
     subscript(index: Int) -> Int {
         return index
     }
}

var animal: Animal
animal = Animal()
animal.speak() // 打印： Animal speak
print(animal[10]) // 打印： 10

class Cat:Animal {
     override func speak() {
         super.speak()
         print("Animal speak")
     }
     override subscript(index: Int) -> Int {
         return super[index] + 1
     }
}

animal = Cat()
animal.speak()
print(animal[10])
//  打印
// Animal speak
// Cat speak
// 11

1.3、重写类型方法和下标
- 被 class 修饰的类型方法、下标，允许 被子类重写
- 被 static 修饰的类型方法、下标，不允许 被子类重写
- 提示：被 static 修饰的类型方法、下标，不允许 被子类重写
1.4、重写属性
- 子类可以将父类的属性(存储、计算)重写为 计算属性
- 子类不可以将父类属性重写为存储属性
- 只能重写var属性，不能重写let属性
- 重写时，属性名、类型要一致
- 子类重写后的属性权限不能小于父类属性的权限
  - 如果父类属性是只读的，那么子类重写后的属性可以是只读的、也可以是可读写的
  - 如果父类属性是可读写的，那么子类重写后的属性也必须是可读写的

1.5、重写实例属性

class Circle {
    var radius: Int = 0
    var diameter: Int {
         set {
            print("Circle setDiameter")
            radius = newValue / 2
         }
         get {
            print("Circle getDiameter")
            return radius * 2
         }
    }
}

var circle:Circle
circle = Circle()
circle.radius = 6
// Circle getDiameter
// 12
print(circle.diameter)
// Circle setDiameter
circle.diameter = 20
// 10
print(circle.radius)

class SubCircle : Circle {
    override var radius: Int {
        set {
           print("SubCircle setRadius")
           super.radius = newValue > 0 ? newValue : 0
        }
        get {
           print("SubCircle getRadius")
           return super.radius
        }
    }
    override var diameter: Int {
        set {
            print("SubCircle setDiameter")
            super.diameter = newValue > 0 ? newValue : 0
         }
         get {
            print("SubCircle getDiameter")
            return super.diameter
         }
     }
}

circle = SubCircle()

// SubCircle setRadius
circle.radius = 6

// SubCircle getDiameter
// Circle getDiameter
// SubCircle getRadius
// 12
print("--------------")
print(circle.diameter)

// SubCircle setDiameter
// Circle setDiameter
// SubCircle setRadius
print("--------------")
circle.diameter = 20

// SubCircle getRadius
// 10
print("--------------")
print(circle.radius)

1.6、重写类型属性
- 被 class 修饰的 计算型属性，可以 被子类重写
- 被 static 修饰的 类型属性(存储、计算)，不可以 被子类重写
被 static 修饰的类型属性(存储、计算)，不可以被子类重写

1.7、属性观察器

可以在子类中为父类属性(除了只读计算属性、let属性)增加属性观察器

举例一

class Circle {
     var radius: Int = 1
}
class SubCircle : Circle {
     override var radius: Int {
          willSet {
              print("SubCircle willSetRadius", newValue) 
          }
          didSet {
              print("SubCircle didSetRadius", oldValue, radius)
          }
      }
}
var circle = SubCircle()
// SubCircle willSetRadius 10 
// SubCircle didSetRadius 1 10 
circle.radius = 10

举例二

class Circle {
     var radius: Int = 1 {
          willSet {
              print("Circle willSetRadius", newValue) 
          }
          didSet {
              print("Circle didSetRadius", oldValue, radius)
          }
    }
}
class SubCircle : Circle {
     override var radius: Int {
          willSet {
              print("SubCircle willSetRadius", newValue) 
          }
          didSet {
              print("SubCircle didSetRadius", oldValue, radius)
          }
      }
}
var circle = SubCircle()
// SubCircle willSetRadius 10
// Circle willSetRadius 10 
// Circle didSetRadius 10 
// SubCircle didSetRadius 1 10 
circle.radius = 10

举例三

class Circle {
     var radius: Int  {
          set {
              print("Circle setRadius", newValue) 
          }
          get {
              print("Circle getRadius")
              return 20
          }
    }
}
class SubCircle : Circle {
     override var radius: Int {
          willSet {
              print("SubCircle willSetRadius", newValue) 
          }
          didSet {
              print("SubCircle didSetRadius", oldValue, radius)
          }
      }
}
var circle = SubCircle()
// Circle getRadius
// SubCircle willSetRadius 10 
// Circle setRadius 10
// Circle getRadius
//  SubCircle didSetRadius 20 20
circle.radius = 10

举例四

class Circle {
    class var radius: Int {
          set {
              print("Circle setRadius", newValue) 
          }
          get {
              print("Circle getRadius")
              return 20
          }
    }
}
class SubCircle : Circle {
     override static var radius: Int {
          willSet {
              print("SubCircle willSetRadius", newValue) 
          }
          didSet {
              print("SubCircle didSetRadius", oldValue, radius)
          }
      }
}

Circle getRadius
SubCircle willSetRadius 10
Circle setRadius 10
Circle getRadius
SubCircle didSetRadius 20 20

1.8、final：被 final 修饰的的下标、方法、属性，禁止被重写；被 final 修饰的类禁止被继承

二、初始化

2.1、初始化器
- 类、结构体、枚举都可以定义初始化器
- 类有2种初始化器:指定初始化器(designated initializer)、便捷初始化器(convenience initializer)
```
// 指定初始化器 
init(parameters) {
     statements 
}
// 便捷初始化器
convenience init(parameters) {
     statements 
}
```
- 每个类至少有一个指定初始化器，指定初始化器是类的主要初始化器
- 默认初始化器总是类的指定初始化器
- 类偏向于少量指定初始化器，一个类通常只有一个指定初始化器，可以有多个便捷初始化器
- 初始化器的相互调用规则
  - 指定初始化器必须从它的直系父类调用指定初始化器，也就是是能调用父类的指定初始化器
  - 便捷初始化器必须从相同的类里调用另一个初始化器，也就是不能调用父类初始化器
  - 便捷初始化器最终必须调用一个指定初始化器
2.2、初始化器的相互调用
Designated代表指定初始化器

分析：这一套规则保证了：使用任意初始化器，都可以完整地初始化实例
- Swift在编码安全方面是煞费苦心，为了保证初始化过程的安全，设定了两段式初始化、安全检查
- 两段式初始化
- 第1阶段:初始化所有存储属性
  - <1>、外层调用指定\便捷初始化器
  - <2>、分配内存给实例，但未初始化
  - <3>、指定初始化器确保当前类定义的存储属性都初始化
  - <4>、指定初始化器调用父类的初始化器，不断向上调用，形成初始化器链
- 第2阶段:设置新的存储属性值
  - <1>、从顶部初始化器往下，链中的每一个指定初始化器都有机会进一步定制实例
  - <2>、初始化器现在能够使用self(访问、修改它的属性，调用它的实例方法等等) 3 最终，链中任何便捷初始化器都有机会定制实例以及使用self
2.3、安全检查
- 指定初始化器必须保证在调用父类初始化器之前，其所在类定义的所有存储属性都要初始化完成，如下代码：super.init(age: 2) 必须放到 self.name = name 的后面
```
class Person {
     var age:Int
     init(age:Int) {
        self.age = age
     }
}
class Son : Person {
     var name:String
     init(name:String) {
        self.name = name
        super.init(age: 2)
    }
}
```
- 指定初始化器必须先调用父类初始化器，然后才能为继承的属性设置新值，如下代码：super.init(age: 2) 必须放到 self.age = 20 的前面
```
class Person {
     var age:Int
     init(age:Int) {
        self.age = age
     }
}
class Son : Person {
     var name:String
     init(name:String) {
        self.name = name
        super.init(age: 2)
        self.age = 20
    }
}
```
- 便捷初始化器必须先调用同类中的其它初始化器，然后再为任意属性设置新值
- 初始化器在第1阶段初始化完成之前，不能调用任何实例方法、不能读取任何实例属性的值，也不能引用self
- 直到第1阶段结束，实例才算完全合法，也就是可以用 self
2.4、重写:方法名、参数名以及类型和父类的一样
- 当重写父类的指定初始化器时，必须加上override(即使子类的实现是便捷初始化器)，如下代码
```
class Person {
      var age:Int
      init(age:Int) {
         self.age = age
      }
}
class Son : Person {
      override init(age:Int) {
         super.init(age: 2)
     }
}
```
- 如果子类写了一个匹配父类便捷初始化器的初始化器，不用加上override ，因为父类的便捷初始化器永远不会通过子类直接调用，因此，严格来说，子类无法重写父类的便捷初始化器，如下代码，我们可以看到子类和父类都有 convenience init(age:Int,no:Int)，子类的便利方法前不需要加 override,因为便利方法是横向调用的，也就是只能调用自己类里面的方法
```
class Person {
    var age:Int
    init(age:Int) {
       self.age = age
    }
    convenience init(age:Int,no:Int) {
       self.init(age:20)
    }
}

class Son : Person {
    init() {
       super.init(age: 20)
    }
    convenience init(age:Int,no:Int) {
       self.init()
    }
}
```

2.5、自动继承

(1)、如果子类没有自定义任何指定初始化器，它会自动继承父类所有的指定初始化器，如下代码：Son 会继承Person的所有方法

class Person {
     var age:Int
     init(age:Int) {
        self.age = age
     }
     convenience init(age:Int,no:Int) {
        self.init(age:20)
     }
 }

class Son : Person {
}

(2)、如果子类提供了父类所有指定初始化器的实现(要么通过方式1继承，要么重写)，子类自动继承所有的父类便捷初始化器

(3)、就算子类添加了更多的便捷初始化器，这些规则仍然适用,如下

class Person {
   var age:Int
   init(age:Int) {
       self.age = age
   }
   convenience init(age:Int,no:Int) {
       self.init(age:20)
   }
}

class Son : Person {
   convenience init(age:Int,no:Int) {
       self.init(age:20)
   }
   func test() -> Void {
       print("测试")
   }
}
let son = Son(age: 20)
son.test()

(4)、子类以便捷初始化器的形式重写父类的指定初始化器，也可以作为满足规则2的一部分，如下代码

class Person {
     var age:Int
     init(age:Int) {
        self.age = age
     }
     convenience init(age:Int,no:Int) {
        self.init(age:20)
     }
}

class Son : Person {
     override init(age:Int) {
         super.init(age: age)
     }
}
// 调用：可以看到父类 的便利方法被继承了下来
let son = Son(age: 10, no: 20)

2.6、required
- 用required修饰指定初始化器，表明其所有子类都必须实现该初始化器(通过继承或者重写实现)
- 如果子类重写了required初始化器，也必须加上required，不用加override
```
class Person {
    required init() { }
    init(age: Int) { }
}
class Student : Person {
     required init() {
          super.init()
     }
}
```

2.7、属性观察器

父类的属性在它自己的初始化器中赋值不会触发属性观察器，但在子类的初始化器中赋值会触发属性观察器

class Person {
      var age: Int {
         willSet {
            print("willSet", newValue)
         } 
         didSet {
            print("didSet", oldValue, age)
         }
      } 
      init() {
         self.age = 0 
      }
}
class Student : Person {
      override init() {
          super.init()
          self.age = 1  // 触发属性监听器
      }
}
// willSet 1
// didSet 0 1
var stu = Student()

2.8、可失败的初始化器

类、结构体、枚举都可以使用init?定义可失败初始化器 n 之前接触过的可失败初始化器

class Person {
   var name: String
   init?(name: String) {
       if name.isEmpty {
          return nil
       }
       self.name = name
   }
}

之前接触过的可失败初始化器

var num = Int("123")
public init?(_ description: String)

enum Answer : Int {
    case wrong, right
}
var an = Answer(rawValue: 1)

不允许同时定义参数标签、参数个数、参数类型相同的可失败初始化器和非可失败初始化器，如下代码，init?和 init 是不被允许的

class Person {
    var name: String
    init?(name: String) {
       if name.isEmpty {
           return nil
       }
      self.name = name
    }
    init(name: String) {
      self.name = name
    }
}
// 调用产生歧义，不知道调用的是哪个 init
var p1 = Person(name:"")
var p2 = Person(name:"Tom")

可以用init!定义隐式解包的可失败初始化器
可失败初始化器可以调用非可失败初始化器，非可失败初始化器调用可失败初始化器需要进行解包

如果初始化器调用一个可失败初始化器导致初始化失败，那么整个初始化过程都失败，并且之后的代码都停止执行，如下代码

class Person {
     var name:String
     init?(name:String) {
        if name.isEmpty {
           return nil
        }
        self.name = name
     }
     convenience init?() {
        self.init(name:"") // 失败之后，后面的代码就不再执行
        self.name = "Tom"
        // .......
     }
}

可以用一个非可失败初始化器重写一个可失败初始化器，但反过来是不行的

class Person {
     var name:String
     init?(name:String) {
        if name.isEmpty {
           return nil
        }
        self.name = name
     }
     convenience init?() {
        self.init(name:"") // 失败之后，后面的代码就不再执行
        self.name = "Tom"
        // .......
     }
}

class Student : Person {
    override init(name: String) {
    }
}

2.9、反初始化器(deinit)
- deinit 叫做反初始化器，类似于C++的析构函数、OC中的dealloc方法，当类的实例对象被释放内存时，就会调用实例对象的deinit方法
```
class Person {
   deinit {
      print("Person对象销毁了")
   }
}
```
- deinit不接受任何参数，不能写小括号，不能自行调用
- 父类的deinit能被子类继承
- 子类的deinit实现执行完毕后会调用父类的deinit

三、可选链(Optional Chaining)

如果可选项为nil，调用方法、下标、属性失败，结果为nil

如果可选项不为nil，调用方法、下标、属性成功，结果会被包装成可选项；如果结果本来就是可选项，不会进行再次包装

class Car { var price = 0 }
class Dog { var weight = 0 }
class Person {
    var name: String = ""
    var dog: Dog = Dog()
    var car: Car? = Car()
    func age() -> Int { 18 }
    func eat() { print("Person eat") }
    subscript(index: Int) -> Int { index }
}

var person: Person? = Person()
var age1 = person!.age() // Int
var age2 = person?.age() // Int?
var name = person?.name  // String?
var index = person?[6]   // Int?

if let  _ = Person?.eat() { 
      print("eat调用成功")
} esle {
     print("eat调用失败")
}

如果多个?可以链接在一起,如果链中任何一个节点是nil，那么整个链就会调用失败，如下面的 var price = person?.car?.price ，当 person 为 nil的时候就不会再调用 car?
```
var dog = person?.dog // Dog?
var weight = person?.dog.weight // Int? 
var price = person?.car?.price // Int?
```

可选链的使用

var scores = ["Jack": [86, 82, 84], "Rose": [79, 94, 81]]
scores["Jack"]?[0] = 100
scores["Rose"]?[2] += 10
scores["Kate"]?[0] = 88
var num1: Int? = 5
num1? = 10 // Optional(10)
var num2: Int? = nil
num2? = 10 // nil
var dict: [String : (Int, Int) -> Int] = [
    "sum" : (+),
    "difference" : (-)
]
var result = dict["sum"]?(10, 20) // Optional(30), Int?

提示

当scores["Jack"]为nil的时候就不会再去调用 [0]

num1? = 10 也一样，当num1为nil的时候，就不需要 10 再赋值

var dict: [String : (Int, Int) -> Int] 里面的 (+) 和 (-) 代表两个整数的 相加或者相减

四、协议(Protocol)

4.1、协议可以用来定义方法、属性、下标的声明，协议可以被枚举、结构体、类遵守(多个协议之间用逗号隔开)
```
protocol Test1 {}
protocol Test2 {}
protocol Test3 {}
class TestClass : Test1, Test2, Test3 {}
```
- 协议中定义方法时不能有默认参数值
- 默认情况下，协议中定义的内容必须全部都实现(也有办法办到只实现部分内容)
```
protocol Drawable {
    func draw()
    var x: Int { get set }
    var y: Int { get }
    subscript(index: Int) -> Int { get set }
}
```

4.2、协议中的属性

protocol Drawable {
    func draw()
    var x: Int { get set }
    var y: Int { get }
    subscript(index: Int) -> Int { get set }
}

协议中定义属性时必须用var关键字
实现协议时的属性权限要不小于协议中定义的属性权限
协议定义get、set，用var存储属性或get、set计算属性去实现

协议定义get，用任何属性都可以实现

class Person : Drawable {
     var x: Int = 0
     let y: Int = 0  // 因为是只读 get ,所以用 let 也可以
     func draw() {
        print("Person draw")
     }
     subscript(index: Int) -> Int { 
        set {}
        get { index }
     }
}

class Person : Drawable {
     var x: Int {
         get { 0 }
         set {}
     }
     var y: Int { 0 }
     func draw() { 
         print("Person draw") 
     } 
     subscript(index: Int) -> Int {
         set {}
         get { index } 
     }
}

4.3、static、class
为了保证通用，协议中必须用static定义类型方法、类型属性、类型下标，因为 class 定义的只能在类里面使用，static定义的在类、枚举、结构体里面都可以使用

protocol Drawable {
   static func draw()
}
class Person1 : Drawable {
     class func draw() {
         print("Person1 draw")
     }
}
class Person2 : Drawable {
     static func draw() {
         print("Person2 draw")
     }
}

4.4、mutating

只有将协议中的实例方法标记为mutating

才允许结构体、枚举的具体实现修改自身内存

类在实现方法时不用加mutating，枚举、结构体才需要加mutating

protocol Drawable {
     mutating func draw()
}
class Size : Drawable {
     var width: Int = 0
     func draw() {
        width = 10
    }
}
struct Point : Drawable {
     var x: Int = 0
     mutating func draw() {
        x = 10
     }
}

4.5、init
- 协议中还可以定义初始化器init，非final类实现时必须加上required
```
protocol Drawable {
    init(x: Int, y: Int)
}
class Point : Drawable {
    required init(x: Int, y: Int) {}
}
final class Size : Drawable {
    init(x: Int, y: Int) {}
}
```
- 如果从协议实现的初始化器，刚好是重写了父类的指定初始化器，那么这个初始化必须同时加required、override
```
protocol Livable {
    init(age: Int)
}
class Person {
    init(age: Int) {}
}
class Student : Person, Livable {
    required override init(age: Int) {
        super.init(age: age)
    }
} 
```
  提示：required 是协议的要求，非final类实现时必须加上required；override 是重写了父类的指定初始化器

4.6、init、init?、init!

协议中定义的init?、init!，可以用init、init?、init!去实现

协议中定义的init，可以用init、init!去实现

protocol Livable {
   init()
   init?(age: Int)
   init!(no: Int)
}
class Person : Livable {
   required init() {}
   // required init!() {}
   required init?(age: Int) {}
   // required init!(age: Int) {}
   // required init(age: Int) {}
   required init!(no: Int) {}
   // required init?(no: Int) {}
   // required init(no: Int) {}
}

4.7、协议的继承
一个协议可以继承其他协议

protocol Runnable {
    func run()
}
protocol Livable : Runnable {
    func breath()
}
class Person : Livable {
    func breath() {}
    func run() {}
}

4.8、协议组合
协议组合，可以包含1个类类型(最多1个)

protocol Livable {}
protocol Runnable {}
class Person {}
// 接收Person或者其子类的实例
func fn0(obj: Person) {}
// 接收遵守Livable协议的实例
func fn1(obj: Livable) {}
// 接收同时遵守Livable、Runnable协议的实例
func fn2(obj: Livable & Runnable) {}
// 接收同时遵守Livable、Runnable协议、并且是Person或者其子类的实例
func fn3(obj: Person & Livable & Runnable) {}

typealias RealPerson = Person & Livable & Runnable
// 接收同时遵守Livable、Runnable协议、并且是Person或者其子类的实例 
func fn4(obj: RealPerson) {}

4.9、CaseIterable
让枚举遵守 CaseIterable 协议，可以实现遍历枚举值

enum Season : CaseIterable {
    case spring, summer, autumn, winter
}
let seasons = Season.allCases  // 返回数组
print(seasons.count) // 4
for season in seasons {
    print(season)
} // spring summer autumn winter

提示：Season.allCases 等价于 [Season.spring,Season. summer,Season. autumn,Season. winter]

4.10、CustomStringConvertible
遵守 CustomStringConvertible、CustomDebugStringConvertible 协议，都可以自定义实例的打印字符串

class Person : CustomStringConvertible, CustomDebugStringConvertible { 
      var age = 0
      var description: String { "person_\(age)" }
      var debugDescription: String { "debug_person_\(age)" } 
}
var person = Person()
print(person) // person_0
debugPrint(person) // debug_person_0

print调用的是 CustomStringConvertible 协议的 description
debugPrint、po调用的是CustomDebugStringConvertible协议的debugDescription

4.11、Any、AnyObject
- Swift提供了2种特殊的类型:Any、AnyObject
- Any:可以代表任意类型(枚举、结构体、类，也包括函数类型)
- AnyObject:可以代表任意类类型(在协议后面写上: AnyObject代表只有类能遵守这个协议)
  
  在协议后面写上: class也代表只有类能遵守这个协议
```
var stu: Any = 10
stu = "Jack"
stu = Student()
```
  创建1个能存放任意类型的数组
```
// var data = Array<Any>() 
var data = [Any]() 
data.append(1) 
data.append(3.14)
data.append(Student())
data.append("Jack") 
data.append({ 10 })
```

4.12、is、as?、as!、as
is用来判断是否为某种类型，as用来做强制类型转换

protocol Runnable { 
    func run() 
}
class Person {}
class Student : Person, Runnable {
   func run() {
      print("Student run")
   }
   func study() {
      print("Student study")
   }
}
var stu: Any = 10
(stu as? Student)?.study() // 没有调用study 
stu = Student()
(stu as? Student)?.study() // Student study 提示：第一个问号代表转换可能成功也可能失败，返回可选类型；第二个问号是可选链
(stu as! Student).study() // Student study 
(stu as? Runnable)?.run() // Student run

var data = [Any]() data.append(Int("123") as Any)
var d = 10 as Double
print(d) // 10.0

var stu: Any = 10
print(stu is Int) // true
stu = "Jack"
print(stu is String) // true 
stu = Student()
print(stu is Person) // true 
print(stu is Student) // true
print(stu is Runnable) // true

4.13、X.self、X.Type、AnyClass

X.self 是一个元类型(metadata)的指针，metadata存放着类型相关信息

X.self 属于 X.Type 类型

class Person {}
class Student : Person {}
var perType: Person.Type = Person.self 
var stuType: Student.Type = Student.self
perType = Student.self

var anyType: AnyObject.Type = Person.self 
anyType = Student.self
public typealias AnyClass = AnyObject.Type 
var anyType2: AnyClass = Person.self 
anyType2 = Student.self

var per = Person()
var perType = type(of: per) // Person.self 
print(Person.self == type(of: per)) // true

4.14、元类型的应用

元类型的应用一

class Animal { required init() {} } class Cat : Animal {}
class Dog : Animal {}
class Pig : Animal {}
func create(_ clses: [Animal.Type]) -> [Animal] {
     var arr = [Animal]()
     for cls in clses {
         arr.append(cls.init()) 
     }
     return arr
}
print(create([Cat.self, Dog.self, Pig.self]))

元类型的应用二

import Foundation
class Person {
    var age: Int = 0
}

class Student : Person {
    var no: Int = 0
}

print(class_getInstanceSize(Student.self)) // 32 
print(class_getSuperclass(Student.self)!) // Person    
print(class_getSuperclass(Person.self)!) // Swift._SwiftObject

从结果可以看得出来，Swift还有个隐藏的基类:Swift._SwiftObject ，可以参考Swift源码

4.15、Self

Self 代表当前类型

class Person {
    var age = 1
    static var count = 2
    func run() {
        print(self.age) // 1
        print(Self.count) // 2
    }
}

Self 一般用作返回值类型，限定返回值跟方法调用者必须是同一类型(也可以作为参数类型)

protocol Runnable {
     func test() -> Self
}
class Person : Runnable {
     required init() {}
     func test() -> Self { type(of: self).init() }
}
class Student : Person {}

var p = Person()
// Person
print(p.test())

var stu = Student()
// Student
print(stu.test())

最后编辑于：2019.11.15 09:46:11

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一、继承(Inheritance)

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三、可选链(Optional Chaining)

四、协议(Protocol)

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