Swift编程语言简介

这篇文章简要介绍了苹果于WWDC 2014发布的编程语言Swift。

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前言

在这里我认为有必要提一下Brec Victor的Inventing on Principle，Swift编程环境的大部分概念都源自于Brec这个演讲。

接下来进入正题。

Swift是什么？

Swift是苹果于WWDC 2014发布的编程语言，这里引用The Swift Programming Language的原话：

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.

简单的说：

1.Swift用来写iOS和OS X程序。（估计也不会支持其它屌丝系统）

2.Swift吸取了C和Objective-C的优点，且更加强大易用。

3.Swift可以使用现有的Cocoa和Cocoa Touch框架。

4.Swift兼具编译语言的高性能（Performance）和脚本语言的交互性（Interactive）。

Swift语言概览

基本概念

注：这一节的代码源自The Swift Programming Language中的A Swift Tour。

Hello, world

类似于脚本语言，下面的代码即是一个完整的Swift程序。

```
println("Hello, world") 
```

变量与常量

Swift使用var声明变量，let声明常量。

var myVariable = 42 
myVariable = 50 
let myConstant = 42

类型推导

Swift支持类型推导（Type Inference），所以上面的代码不需指定类型，如果需要指定类型：

```
let explicitDouble : Double = 70 
```

Swift不支持隐式类型转换（Implicitly casting），所以下面的代码需要显式类型转换（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)的形式进行字符串格式化：

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

数组和字典

Swift使用[]操作符声明数组（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）语法创建空数组和空字典：

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

如果类型信息已知，则可以使用[]声明空数组，使用[:]声明空字典。

控制流

概览

Swift的条件语句包含if和switch，循环语句包含for-in、for、while和do-while，循环/判断条件不需要括号，但循环/判断体（body）必需括号：

1 let individualScores = [75, 43, 103, 87, 12] 
2 var teamScore = 0 
3 for score in individualScores { 
4     if score > 50 { 
5         teamScore += 3 
6     } else { 
7         teamScore += 1 
8     } 
9 }

可空类型

结合if和let，可以方便的处理可空变量（nullable variable）。对于空值，需要在类型声明后添加?显式标明该类型可空。

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

灵活的switch

Swift中的switch支持各种各样的比较操作：

 1 let vegetable = "red pepper" 
 2 switch vegetable { 
 3 case "celery": 
 4     let vegetableComment = "Add some raisins and make ants on a log." 
 5 case "cucumber", "watercress": 
 6     let vegetableComment = "That would make a good tea sandwich." 
 7 case let x where x.hasSuffix("pepper"): 
 8     let vegetableComment = "Is it a spicy \(x)?" 
 9 default: 
10     let vegetableComment = "Everything tastes good in soup." 
11 }

其它循环

for-in除了遍历数组也可以用来遍历字典：

 1 let interestingNumbers = [ 
 2     "Prime": [2, 3, 5, 7, 11, 13], 
 3     "Fibonacci": [1, 1, 2, 3, 5, 8], 
 4     "Square": [1, 4, 9, 16, 25], 
 5 ] 
 6 var largest = 0 
 7 for (kind, numbers) in interestingNumbers { 
 8     for number in numbers { 
 9         if number > largest { 
10             largest = number 
11         } 
12     } 
13 } 
14 largest

while循环和do-while循环：

 1 var n = 2 
 2 while n < 100 { 
 3     n = n * 2 
 4 } 
 5 n 
 6   
 7 var m = 2 
 8 do { 
 9     m = m * 2 
10 } while m < 100 
11 m

Swift支持传统的for循环，此外也可以通过结合..（生成一个区间）和for-in实现同样的逻辑。

 1 var firstForLoop = 0 
 2 for i in 0..3 { 
 3     firstForLoop += i 
 4 } 
 5 firstForLoop 
 6   
 7 var secondForLoop = 0 
 8 for var i = 0; i < 3; ++i { 
 9     secondForLoop += 1 
10 } 
11 secondForLoop

注意：Swift除了..还有...：..生成前闭后开的区间，而...生成前闭后闭的区间。

函数和闭包

函数

Swift使用func关键字声明函数：

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

通过元组（Tuple）返回多个值：

1 func getGasPrices() -> (Double, Double, Double) { 
2     return (3.59, 3.69, 3.79) 
3 } 
4 getGasPrices()

支持带有变长参数的函数：

1 func sumOf(numbers: Int...) -> Int { 
2     var sum = 0 
3     for number in numbers { 
4         sum += number 
5     } 
6     return sum 
7 } 
8 sumOf() 
9 sumOf(42, 597, 12)

函数也可以嵌套函数：

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

作为头等对象，函数既可以作为返回值，也可以作为参数传递：

1 func makeIncrementer() -> (Int -> Int) { 
2     func addOne(number: Int) -> Int { 
3         return 1 + number 
4     } 
5     return addOne 
6 } 
7 var increment = makeIncrementer() 
8 increment(7)

 1 func hasAnyMatches(list: Int[], condition: Int -> Bool) -> Bool { 
 2     for item in list { 
 3         if condition(item) { 
 4             return true 
 5         } 
 6     } 
 7     return false 
 8 } 
 9 func lessThanTen(number: Int) -> Bool { 
10     return number < 10 
11 } 
12 var numbers = [20, 19, 7, 12] 
13 hasAnyMatches(numbers, lessThanTen)

闭包

本质来说，函数是特殊的闭包，Swift中可以利用{}声明匿名闭包：

1 numbers.map({ 
2     (number: Int) -> Int in 
3     let result = 3 * number 
4     return result 
5     })

当闭包的类型已知时，可以使用下面的简化写法：

1 numbers.map({ number in 3 * number })

此外还可以通过参数的位置来使用参数，当函数最后一个参数是闭包时，可以使用下面的语法：

```
1 sort([1, 5, 3, 12, 2]) { $0 > $1 } 
```

类和对象

创建和使用类

Swift使用class创建一个类，类可以包含字段和方法：

1 class Shape { 
2     var numberOfSides = 0 
3     func simpleDescription() -> String { 
4         return "A shape with \(numberOfSides) sides." 
5     } 
6 }

创建Shape类的实例，并调用其字段和方法。

1 var shape = Shape() 
2 shape.numberOfSides = 7 
3 var shapeDescription = shape.simpleDescription()

通过init构建对象，既可以使用self显式引用成员字段（name），也可以隐式引用（numberOfSides）。

 1 class NamedShape { 
 2     var numberOfSides: Int = 0 
 3     var name: String 
 4   
 5     init(name: String) { 
 6         self.name = name 
 7     } 
 8   
 9     func simpleDescription() -> String { 
10         return "A shape with \(numberOfSides) sides." 
11     } 
12 }

使用deinit进行清理工作。

继承和多态

Swift支持继承和多态（override父类方法）：

 1 class Square: NamedShape { 
 2     var sideLength: Double 
 3   
 4     init(sideLength: Double, name: String) { 
 5         self.sideLength = sideLength 
 6         super.init(name: name) 
 7         numberOfSides = 4 
 8     } 
 9   
10     func area() -> Double { 
11         return sideLength * sideLength 
12     } 
13   
14     override func simpleDescription() -> String { 
15         return "A square with sides of length \(sideLength)." 
16     } 
17 } 
18 let test = Square(sideLength: 5.2, name: "my test square") 
19 test.area() 
20 test.simpleDescription()

注意：如果这里的simpleDescription方法没有被标识为override，则会引发编译错误。

属性

为了简化代码，Swift引入了属性（property），见下面的perimeter字段：

 1 class EquilateralTriangle: NamedShape { 
 2     var sideLength: Double = 0.0 
 3  
 4     init(sideLength: Double, name: String) { 
 5         self.sideLength = sideLength 
 6         super.init(name: name) 
 7         numberOfSides = 3 
 8     } 
 9  
10     var perimeter: Double { 
11     get { 
12         return 3.0 * sideLength 
13     } 
14     set { 
15         sideLength = newValue / 3.0 
16     } 
17     } 
18  
19     override func simpleDescription() -> String { 
20         return "An equilateral triagle with sides of length \(sideLength)." 
21     } 
22 } 
23 var triangle = EquilateralTriangle(sideLength: 3.1, name: "a triangle") 
24 triangle.perimeter 
25 triangle.perimeter = 9.9 
26 triangle.sideLength

注意：赋值器（setter）中，接收的值被自动命名为newValue。

willSet和didSet

EquilateralTriangle的构造器进行了如下操作：

1.为子类型的属性赋值。

2.调用父类型的构造器。

3.修改父类型的属性。

如果不需要计算属性的值，但需要在赋值前后进行一些操作的话，使用willSet和didSet：

 1 class TriangleAndSquare { 
 2     var triangle: EquilateralTriangle { 
 3     willSet { 
 4         square.sideLength = newValue.sideLength 
 5     } 
 6     } 
 7     var square: Square { 
 8     willSet { 
 9         triangle.sideLength = newValue.sideLength 
10     } 
11     } 
12     init(size: Double, name: String) { 
13         square = Square(sideLength: size, name: name) 
14         triangle = EquilateralTriangle(sideLength: size, name: name) 
15     } 
16 } 
17 var triangleAndSquare = TriangleAndSquare(size: 10, name: "another test shape") 
18 triangleAndSquare.square.sideLength 
19 triangleAndSquare.square = Square(sideLength: 50, name: "larger square") 
20 triangleAndSquare.triangle.sideLength

从而保证triangle和square拥有相等的sideLength。

调用方法

Swift中，函数的参数名称只能在函数内部使用，但方法的参数名称除了在内部使用外还可以在外部使用（第一个参数除外），例如：

1 class Counter { 
2     var count: Int = 0 
3     func incrementBy(amount: Int, numberOfTimes times: Int) { 
4         count += amount * times 
5     } 
6 } 
7 var counter = Counter() 
8 counter.incrementBy(2, numberOfTimes: 7)

注意Swift支持为方法参数取别名：在上面的代码里，numberOfTimes面向外部，times面向内部。

?的另一种用途

使用可空值时，?可以出现在方法、属性或下标前面。如果?前的值为nil，那么?后面的表达式会被忽略，而原表达式直接返回nil，例如：

1 1 
2 2 
3 3 
4 let optionalSquare: Square? = Square(sideLength: 2.5, name: "optional  
5 square") 
6 let sideLength = optionalSquare?.sideLength

当optionalSquare为nil时，sideLength属性调用会被忽略。

枚举和结构

枚举

使用enum创建枚举——注意Swift的枚举可以关联方法：

 1 enum Rank: Int { 
 2     case Ace = 1 
 3     case Two, Three, Four, Five, Six, Seven, Eight, Nine, Ten 
 4     case Jack, Queen, King 
 5         func simpleDescription() -> String { 
 6         switch self { 
 7             case .Ace: 
 8                 return "ace" 
 9             case .Jack: 
10                 return "jack" 
11             case .Queen: 
12                 return "queen" 
13             case .King: 
14                 return "king" 
15             default: 
16                 return String(self.toRaw()) 
17         } 
18     } 
19 } 
20 let ace = Rank.Ace 
21 let aceRawValue = ace.toRaw()

使用toRaw和fromRaw在原始（raw）数值和枚举值之间进行转换：

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

注意：枚举中的成员值（member value）是实际的值（actual value），和原始值（raw value）没有必然关联。

一些情况下枚举不存在有意义的原始值，这时可以直接忽略原始值：

 1 enum Suit { 
 2     case Spades, Hearts, Diamonds, Clubs 
 3         func simpleDescription() -> String { 
 4         switch self { 
 5             case .Spades: 
 6                 return "spades" 
 7             case .Hearts: 
 8                 return "hearts" 
 9             case .Diamonds: 
10                 return "diamonds" 
11             case .Clubs: 
12                 return "clubs" 
13         } 
14     } 
15 } 
16 let hearts = Suit.Hearts 
17 let heartsDescription = hearts.simpleDescription()

除了可以关联方法，枚举还支持在其成员上关联值，同一枚举的不同成员可以有不同的关联的值：

 1 enum ServerResponse { 
 2     case Result(String, String) 
 3     case Error(String) 
 4 } 
 5   
 6 let success = ServerResponse.Result("6:00 am", "8:09 pm") 
 7 let failure = ServerResponse.Error("Out of cheese.") 
 8   
 9 switch success { 
10     case let .Result(sunrise, sunset): 
11         let serverResponse = "Sunrise is at \(sunrise) and sunset is at \(sunset)." 
12     case let .Error(error): 
13         let serverResponse = "Failure... \(error)" 
14 }

结构

Swift使用struct关键字创建结构。结构支持构造器和方法这些类的特性。结构和类的最大区别在于：结构的实例按值传递（passed by value），而类的实例按引用传递（passed by reference）。

1 struct Card { 
2     var rank: Rank 
3     var suit: Suit 
4     func simpleDescription() -> String { 
5         return "The \(rank.simpleDescription()) of \(suit.simpleDescription())" 
6     } 
7 } 
8 let threeOfSpades = Card(rank: .Three, suit: .Spades) 
9 let threeOfSpadesDescription = threeOfSpades.simpleDescription()

协议（protocol）和扩展（extension）

协议

Swift使用protocol定义协议：

1 protocol ExampleProtocol { 
2     var simpleDescription: String { get } 
3     mutating func adjust() 
4 }

类型、枚举和结构都可以实现（adopt）协议：

 1 lass SimpleClass: ExampleProtocol { 
 2     var simpleDescription: String = "A very simple class." 
 3     var anotherProperty: Int = 69105 
 4     func adjust() { 
 5         simpleDescription += " Now 100% adjusted." 
 6     } 
 7 } 
 8 var a = SimpleClass() 
 9 a.adjust() 
10 let aDescription = a.simpleDescription 
11   
12 struct SimpleStructure: ExampleProtocol { 
13     var simpleDescription: String = "A simple structure" 
14     mutating func adjust() { 
15         simpleDescription += " (adjusted)" 
16     } 
17 } 
18 var b = SimpleStructure() 
19 b.adjust() 
20 let bDescription = b.simpleDescription

扩展

扩展用于在已有的类型上增加新的功能（比如新的方法或属性），Swift使用extension声明扩展：

1 extension Int: ExampleProtocol { 
2     var simpleDescription: String { 
3         return "The number \(self)" 
4     } 
5     mutating func adjust() { 
6         self += 42 
7     } 
8 } 
9

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