蘋果的新編程語(yǔ)言 Swift 簡(jiǎn)介

作者：佚名 2014-06-04 10:52:56

移動(dòng)開(kāi)發(fā) iOS

上一次某家大公司大張旗鼓的推出一門編程語(yǔ)言及其編程平臺(tái)還是在2000年（微軟推出C#），將近15年之后，蘋果推出Swift——作為開(kāi)發(fā)者，我很高興能夠見(jiàn)證一門編程語(yǔ)言的誕生。

這篇文章簡(jiǎn)要介紹了蘋果于WWDC 2014發(fā)布的編程語(yǔ)言——Swift。

前言

在這里我認(rèn)為有必要提一下Brec Victor的Inventing on Principle，Swift編程環(huán)境的大部分概念都源自于Brec這個(gè)演講。

接下來(lái)進(jìn)入正題。

Swift是什么？

Swift是蘋果于WWDC 2014發(fā)布的編程語(yǔ)言，這里引用The Swift Programming Language的原話：

Swift is a new programming language for iOS and OS X apps that builds on the best of C and Objective-C, without the constraints of C compatibility. Swift adopts safe programming patterns and adds modern features to make programming easier, more flexible and more fun. Swift’s clean slate, backed by the mature and much-loved Cocoa and Cocoa Touch frameworks, is an opportunity to imagine how software development works. Swift is the first industrial-quality systems programming language that is as expressive and enjoyable as a scripting language.

簡(jiǎn)單的說(shuō)：

Swift用來(lái)寫iOS和OS X程序。（估計(jì)也不會(huì)支持其它屌絲系統(tǒng)）
Swift吸取了C和Objective-C的優(yōu)點(diǎn)，且更加強(qiáng)大易用。
Swift可以使用現(xiàn)有的Cocoa和Cocoa Touch框架。
Swift兼具編譯語(yǔ)言的高性能（Performance）和腳本語(yǔ)言的交互性（Interactive）。

Swift語(yǔ)言概覽

基本概念

注：這一節(jié)的代碼源自The Swift Programming Language中的A Swift Tour。

Hello, world

類似于腳本語(yǔ)言，下面的代碼即是一個(gè)完整的Swift程序。

println("Hello, world")

變量與常量

Swift使用var聲明變量，let聲明常量

var myVariable = 42 
myVariable = 50 
let myConstant = 42

類型推導(dǎo)

Swift支持類型推導(dǎo)（Type Inference），所以上面的代碼不需指定類型，如果需要指定類型：

let explicitDouble : Double = 70

Swift不支持隱式類型轉(zhuǎn)換（Implicitly casting），所以下面的代碼需要顯式類型轉(zhuǎn)換（Explicitly casting）：

let label = "The width is " 
let width = 94 
let width = label + String(width)

字符串格式化

Swift使用\(item)的形式進(jìn)行字符串格式化：

let apples = 3 
let oranges = 5 
let appleSummary = "I have \(apples) apples." 
let appleSummary = "I have \(apples + oranges) pieces of fruit."

數(shù)組和字典

Swift使用[]操作符聲明數(shù)組（array）和字典（dictionary）：

var shoppingList = ["catfish", "water", "tulips", "blue paint"] 
shoppingList[1] = "bottle of water" 
  
var occupations = [ 
    "Malcolm": "Captain", 
    "Kaylee": "Mechanic", 
] 
occupations["Jayne"] = "Public Relations"

一般使用初始化器（initializer）語(yǔ)法創(chuàng)建空數(shù)組和空字典：

let emptyArray = String[]() 
let emptyDictionary = Dictionary<String, Float>()

如果類型信息已知，則可以使用[]聲明空數(shù)組，使用[:]聲明空字典。

控制流

概覽

Swift的條件語(yǔ)句包含if和switch，循環(huán)語(yǔ)句包含for-in、for、while和do-while，循環(huán)/判斷條件不需要括號(hào)，但循環(huán)/判斷體（body）必需括號(hào)：

let individualScores = [75, 43, 103, 87, 12] 
var teamScore = 0 
for score in individualScores { 
    if score > 50 { 
        teamScore += 3 
    } else { 
        teamScore += 1 
    } 
}

可空類型

結(jié)合if和let，可以方便的處理可空變量（nullable variable）。對(duì)于空值，需要在類型聲明后添加?顯式標(biāo)明該類型可空。

var optionalString: String? = "Hello" 
optionalString == nil 
  
var optionalName: String? = "John Appleseed" 
var gretting = "Hello!" 
if let name = optionalName { 
    gretting = "Hello, \(name)" 
}

靈活的switch

Swift中的switch支持各種各樣的比較操作：

let vegetable = "red pepper" 
switch vegetable { 
case "celery": 
    let vegetableComment = "Add some raisins and make ants on a log." 
case "cucumber", "watercress": 
    let vegetableComment = "That would make a good tea sandwich." 
case let x where x.hasSuffix("pepper"): 
    let vegetableComment = "Is it a spicy \(x)?" 
default: 
    let vegetableComment = "Everything tastes good in soup." 
}

其它循環(huán)

for-in除了遍歷數(shù)組也可以用來(lái)遍歷字典：

let interestingNumbers = [ 
    "Prime": [2, 3, 5, 7, 11, 13], 
    "Fibonacci": [1, 1, 2, 3, 5, 8], 
    "Square": [1, 4, 9, 16, 25], 
] 
var largest = 0 
for (kind, numbers) in interestingNumbers { 
    for number in numbers { 
        if number > largest { 
            largest = number 
        } 
    } 
} 
largest

while循環(huán)和do-while循環(huán)：

var n = 2 
while n < 100 { 
    n = n * 2 
} 
n 
  
var m = 2 
do { 
    m = m * 2 
} while m < 100 
m

Swift支持傳統(tǒng)的for循環(huán)，此外也可以通過(guò)結(jié)合..（生成一個(gè)區(qū)間）和for-in實(shí)現(xiàn)同樣的邏輯。

var firstForLoop = 0 
for i in 0..3 { 
    firstForLoop += i 
} 
firstForLoop 
  
var secondForLoop = 0 
for var i = 0; i < 3; ++i { 
    secondForLoop += 1 
} 
secondForLoop

注意：Swift除了..還有...：..生成前閉后開(kāi)的區(qū)間，而...生成前閉后閉的區(qū)間。

函數(shù)和閉包

函數(shù)

Swift使用func關(guān)鍵字聲明函數(shù)：

func greet(name: String, day: String) -> String { 
    return "Hello \(name), today is \(day)." 
} 
greet("Bob", "Tuesday")

通過(guò)元組（Tuple）返回多個(gè)值：

func getGasPrices() -> (Double, Double, Double) { 
    return (3.59, 3.69, 3.79) 
} 
getGasPrices()

支持帶有變長(zhǎng)參數(shù)的函數(shù)：

func sumOf(numbers: Int...) -> Int { 
    var sum = 0 
    for number in numbers { 
        sum += number 
    } 
    return sum 
} 
sumOf() 
sumOf(42, 597, 12)

函數(shù)也可以嵌套函數(shù)：

func returnFifteen() -> Int { 
    var y = 10 
    func add() { 
        y += 5 
    } 
    add() 
    return y 
} 
returnFifteen()

作為頭等對(duì)象，函數(shù)既可以作為返回值，也可以作為參數(shù)傳遞：

func makeIncrementer() -> (Int -> Int) { 
    func addOne(number: Int) -> Int { 
        return 1 + number 
    } 
    return addOne 
} 
var increment = makeIncrementer() 
increment(7)

func hasAnyMatches(list: Int[], condition: Int -> Bool) -> Bool { 
    for item in list { 
        if condition(item) { 
            return true 
        } 
    } 
    return false 
} 
func lessThanTen(number: Int) -> Bool { 
    return number < 10 
} 
var numbers = [20, 19, 7, 12] 
hasAnyMatches(numbers, lessThanTen)

閉包

本質(zhì)來(lái)說(shuō)，函數(shù)是特殊的閉包，Swift中可以利用{}聲明匿名閉包：

numbers.map({ 
    (number: Int) -> Int in 
    let result = 3 * number 
    return result 
    })

當(dāng)閉包的類型已知時(shí)，可以使用下面的簡(jiǎn)化寫法：

numbers.map({ number in 3 * number })

此外還可以通過(guò)參數(shù)的位置來(lái)使用參數(shù)，當(dāng)函數(shù)最后一個(gè)參數(shù)是閉包時(shí)，可以使用下面的語(yǔ)法：

sort([1, 5, 3, 12, 2]) { $0 > $1 }

類和對(duì)象

創(chuàng)建和使用類

Swift使用class創(chuàng)建一個(gè)類，類可以包含字段和方法：

class Shape { 
    var numberOfSides = 0 
    func simpleDescription() -> String { 
        return "A shape with \(numberOfSides) sides." 
    } 
}

創(chuàng)建Shape類的實(shí)例，并調(diào)用其字段和方法。

var shape = Shape() 
shape.numberOfSides = 7 
var shapeDescription = shape.simpleDescription()

通過(guò)init構(gòu)建對(duì)象，既可以使用self顯式引用成員字段（name），也可以隱式引用（numberOfSides）。

class NamedShape { 
    var numberOfSides: Int = 0 
    var name: String 
  
    init(name: String) { 
        self.name = name 
    } 
  
    func simpleDescription() -> String { 
        return "A shape with \(numberOfSides) sides." 
    } 
}

使用deinit進(jìn)行清理工作。

繼承和多態(tài)

Swift支持繼承和多態(tài)（override父類方法）：

class Square: NamedShape { 
    var sideLength: Double 
  
    init(sideLength: Double, name: String) { 
        self.sideLength = sideLength 
        super.init(name: name) 
        numberOfSides = 4 
    } 
  
    func area() -> Double { 
        return sideLength * sideLength 
    } 
  
    override func simpleDescription() -> String { 
        return "A square with sides of length \(sideLength)." 
    } 
} 
let test = Square(sideLength: 5.2, name: "my test square") 
test.area() 
test.simpleDescription()

注意：如果這里的simpleDescription方法沒(méi)有被標(biāo)識(shí)為override，則會(huì)引發(fā)編譯錯(cuò)誤。

屬性

為了簡(jiǎn)化代碼，Swift引入了屬性（property），見(jiàn)下面的perimeter字段：

class EquilateralTriangle: NamedShape { 
    var sideLength: Double = 0.0 
  
    init(sideLength: Double, name: String) { 
        self.sideLength = sideLength 
        super.init(name: name) 
        numberOfSides = 3 
    } 
  
    var perimeter: Double { 
    get { 
        return 3.0 * sideLength 
    } 
    set { 
        sideLength = newValue / 3.0 
    } 
    } 
  
    override func simpleDescription() -> String { 
        return "An equilateral triagle with sides of length \(sideLength)." 
    } 
} 
var triangle = EquilateralTriangle(sideLength: 3.1, name: "a triangle") 
triangle.perimeter 
triangle.perimeter = 9.9 
triangle.sideLength

注意：賦值器（setter）中，接收的值被自動(dòng)命名為newValue。

willSet和didSet

EquilateralTriangle的構(gòu)造器進(jìn)行了如下操作：

為子類型的屬性賦值。
調(diào)用父類型的構(gòu)造器。
修改父類型的屬性。

如果不需要計(jì)算屬性的值，但需要在賦值前后進(jìn)行一些操作的話，使用willSet和didSet。

class TriangleAndSquare { 
    var triangle: EquilateralTriangle { 
    willSet { 
        square.sideLength = newValue.sideLength 
    } 
    } 
    var square: Square { 
    willSet { 
        triangle.sideLength = newValue.sideLength 
    } 
    } 
    init(size: Double, name: String) { 
        square = Square(sideLength: size, name: name) 
        triangle = EquilateralTriangle(sideLength: size, name: name) 
    } 
} 
var triangleAndSquare = TriangleAndSquare(size: 10, name: "another test shape") 
triangleAndSquare.square.sideLength 
triangleAndSquare.square = Square(sideLength: 50, name: "larger square") 
triangleAndSquare.triangle.sideLength

從而保證triangle和square擁有相等的sideLength。

調(diào)用方法

Swift中，函數(shù)的參數(shù)名稱只能在函數(shù)內(nèi)部使用，但方法的參數(shù)名稱除了在內(nèi)部使用外還可以在外部使用（第一個(gè)參數(shù)除外），例如：

class Counter { 
    var count: Int = 0 
    func incrementBy(amount: Int, numberOfTimes times: Int) { 
        count += amount * times 
    } 
} 
var counter = Counter() 
counter.incrementBy(2, numberOfTimes: 7)

注意Swift支持為方法參數(shù)取別名：在上面的代碼里，numberOfTimes面向外部，times面向內(nèi)部。

?的另一種用途

使用可空值時(shí)，?可以出現(xiàn)在方法、屬性或下標(biāo)前面。如果?前的值為nil，那么?后面的表達(dá)式會(huì)被忽略，而原表達(dá)式直接返回nil，例如：

let optionalSquare: Square? = Square(sideLength: 2.5, name: "optional 
square") 
let sideLength = optionalSquare?.sideLength

當(dāng)optionalSquare為nil時(shí)，sideLength屬性調(diào)用會(huì)被忽略。

枚舉和結(jié)構(gòu)

枚舉

使用enum創(chuàng)建枚舉——注意Swift的枚舉可以關(guān)聯(lián)方法：

enum Rank: Int { 
    case Ace = 1 
    case Two, Three, Four, Five, Six, Seven, Eight, Nine, Ten 
    case Jack, Queen, King 
        func simpleDescription() -> String { 
        switch self { 
            case .Ace: 
                return "ace" 
            case .Jack: 
                return "jack" 
            case .Queen: 
                return "queen" 
            case .King: 
                return "king" 
            default: 
                return String(self.toRaw()) 
        } 
    } 
} 
let ace = Rank.Ace 
let aceRawValue = ace.toRaw()

使用toRaw和fromRaw在原始（raw）數(shù)值和枚舉值之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

if let convertedRank = Rank.fromRaw(3) { 
    let threeDescription = convertedRank.simpleDescription() 
}

注意枚舉中的成員值（member value）是實(shí)際的值（actual value），和原始值（raw value）沒(méi)有必然關(guān)聯(lián)。

一些情況下枚舉不存在有意義的原始值，這時(shí)可以直接忽略原始值：

enum Suit { 
    case Spades, Hearts, Diamonds, Clubs 
        func simpleDescription() -> String { 
        switch self { 
            case .Spades: 
                return "spades" 
            case .Hearts: 
                return "hearts" 
            case .Diamonds: 
                return "diamonds" 
            case .Clubs: 
                return "clubs" 
        } 
    } 
} 
let hearts = Suit.Hearts 
let heartsDescription = hearts.simpleDescription()

除了可以關(guān)聯(lián)方法，枚舉還支持在其成員上關(guān)聯(lián)值，同一枚舉的不同成員可以有不同的關(guān)聯(lián)的值：

enum ServerResponse { 
    case Result(String, String) 
    case Error(String) 
} 
  
let success = ServerResponse.Result("6:00 am", "8:09 pm") 
let failure = ServerResponse.Error("Out of cheese.") 
  
switch success { 
    case let .Result(sunrise, sunset): 
        let serverResponse = "Sunrise is at \(sunrise) and sunset is at \(sunset)." 
    case let .Error(error): 
        let serverResponse = "Failure... \(error)" 
}

結(jié)構(gòu)

Swift使用struct關(guān)鍵字創(chuàng)建結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)支持構(gòu)造器和方法這些類的特性。結(jié)構(gòu)和類的最大區(qū)別在于：結(jié)構(gòu)的實(shí)例按值傳遞（passed by value），而類的實(shí)例按引用傳遞（passed by reference）。

struct Card { 
    var rank: Rank 
    var suit: Suit 
    func simpleDescription() -> String { 
        return "The \(rank.simpleDescription()) of \(suit.simpleDescription())" 
    } 
} 
let threeOfSpades = Card(rank: .Three, suit: .Spades) 
let threeOfSpadesDescription = threeOfSpades.simpleDescription()

協(xié)議（protocol）和擴(kuò)展（extension）

協(xié)議

Swift使用protocol定義協(xié)議：

protocol ExampleProtocol { 
    var simpleDescription: String { get } 
    mutating func adjust() 
}

類型、枚舉和結(jié)構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)（adopt）協(xié)議：

class SimpleClass: ExampleProtocol { 
    var simpleDescription: String = "A very simple class." 
    var anotherProperty: Int = 69105 
    func adjust() { 
        simpleDescription += " Now 100% adjusted." 
    } 
} 
var a = SimpleClass() 
a.adjust() 
let aDescription = a.simpleDescription 
  
struct SimpleStructure: ExampleProtocol { 
    var simpleDescription: String = "A simple structure" 
    mutating func adjust() { 
        simpleDescription += " (adjusted)" 
    } 
} 
var b = SimpleStructure() 
b.adjust() 
let bDescription = b.simpleDescription

擴(kuò)展

擴(kuò)展用于在已有的類型上增加新的功能（比如新的方法或?qū)傩裕琒wift使用extension聲明擴(kuò)展：

extension Int: ExampleProtocol { 
    var simpleDescription: String { 
        return "The number \(self)" 
    } 
    mutating func adjust() { 
        self += 42 
    } 
} 
7.simpleDescription

泛型（generics）

Swift使用<>來(lái)聲明泛型函數(shù)或泛型類型：

func repeat<ItemType>(item: ItemType, times: Int) -> ItemType[] { 
    var result = ItemType[]() 
    for i in 0..times { 
        result += item 
    } 
    return result 
} 
repeat("knock", 4)

Swift也支持在類、枚舉和結(jié)構(gòu)中使用泛型：

// Reimplement the Swift standard library's optional type 
enum OptionalValue<T> { 
    case None 
    case Some(T) 
} 
var possibleInteger: OptionalValue<Int> = .None 
possibleInteger = .Some(100)

有時(shí)需要對(duì)泛型做一些需求（requirements），比如需求某個(gè)泛型類型實(shí)現(xiàn)某個(gè)接口或繼承自某個(gè)特定類型、兩個(gè)泛型類型屬于同一個(gè)類型等等，Swift通過(guò)where描述這些需求：

func anyCommonElements <T, U where T: Sequence, U: Sequence, T.GeneratorType.Element: Equatable, T.GeneratorType.Element == U.GeneratorType.Element> (lhs: T, rhs: U) -> Bool { 
    for lhsItem in lhs { 
        for rhsItem in rhs { 
            if lhsItem == rhsItem { 
                return true 
            } 
        } 
    } 
    return false 
} 
anyCommonElements([1, 2, 3], [3])

Swift語(yǔ)言概覽就到這里，有興趣的朋友請(qǐng)進(jìn)一步閱讀The Swift Programming Language。

接下來(lái)聊聊個(gè)人對(duì)Swift的一些感受。

個(gè)人感受

注意：下面的感受純屬個(gè)人意見(jiàn)，僅供參考。

大雜燴

盡管我接觸Swift不足兩小時(shí)，但很容易看出Swift吸收了大量其它編程語(yǔ)言中的元素，這些元素包括但不限于：

屬性（Property）、可空值（Nullable type）語(yǔ)法和泛型（Generic Type）語(yǔ)法源自C#。
格式風(fēng)格與Go相仿（沒(méi)有句末的分號(hào)，判斷條件不需要括號(hào)）。
Python風(fēng)格的當(dāng)前實(shí)例引用語(yǔ)法（使用self）和列表字典聲明語(yǔ)法。
Haskell風(fēng)格的區(qū)間聲明語(yǔ)法（比如1..3，1...3）。
協(xié)議和擴(kuò)展源自O(shè)bjective-C（自家產(chǎn)品隨便用）。
枚舉類型很像Java（可以擁有成員或方法）。
class和struct的概念和C#極其相似。

注意這里不是說(shuō)Swift是抄襲——實(shí)際上編程語(yǔ)言能玩的花樣基本就這些，況且Swift選的都是在我看來(lái)相當(dāng)不錯(cuò)的特性。

而且，這個(gè)大雜燴有一個(gè)好處——就是任何其它編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)者都不會(huì)覺(jué)得Swift很陌生——這一點(diǎn)很重要。

拒絕隱式（Refuse implicity）

Swift去除了一些隱式操作，比如隱式類型轉(zhuǎn)換和隱式方法重載這兩個(gè)坑，干的漂亮。

Swift的應(yīng)用方向

我認(rèn)為Swift主要有下面這兩個(gè)應(yīng)用方向：

教育

我指的是編程教育。現(xiàn)有編程語(yǔ)言最大的問(wèn)題就是交互性奇差，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)曲線陡峭。相信Swift及其交互性極強(qiáng)的編程環(huán)境能夠打破這個(gè)局面，讓更多的人——尤其是青少年，學(xué)會(huì)編程。

這里有必要再次提到Brec Victor的Inventing on Principle，看了這個(gè)視頻你就會(huì)明白一個(gè)交互性強(qiáng)的編程環(huán)境能夠帶來(lái)什么。

應(yīng)用開(kāi)發(fā)

現(xiàn)有的iOS和OS X應(yīng)用開(kāi)發(fā)均使用Objective-C，而Objective-C是一門及其繁瑣（verbose）且學(xué)習(xí)曲線比較陡峭的語(yǔ)言，如果Swift能夠提供一個(gè)同現(xiàn)有Obj-C框架的簡(jiǎn)易互操作接口，我相信會(huì)有大量的程序員轉(zhuǎn)投Swift；與此同時(shí)，Swift簡(jiǎn)易的語(yǔ)法也會(huì)帶來(lái)相當(dāng)數(shù)量的其它平臺(tái)開(kāi)發(fā)者。

總之，上一次某家大公司大張旗鼓的推出一門編程語(yǔ)言及其編程平臺(tái)還是在2000年（微軟推出C#），將近15年之后，蘋果推出Swift——作為開(kāi)發(fā)者，我很高興能夠見(jiàn)證一門編程語(yǔ)言的誕生。

原文出處： Lucia（@peng_gong）

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