Swift,
苹果于2014年
WWDC苹果开发者大会发布的新开发语言,可与
Objective-C共同运行于
macOS和iOS平台,用于搭建基于苹果平台的
应用程序。
发展历史
2014-6-3 Swift于
WWDC苹果开发者大会发布。
2014-6-4 《Swift中文版》翻译组在
github上进行协同翻译。此项目开始不到一周就获得了1067个star。该项目的发起人是
北航的大三学生。
2014-6-12《Swift中文版》第一版发布。
2015年12月4日,
苹果公司宣布其Swift编程语言
开放源代码。长600多页的The Swift Programming Language可以在线免费下载。同时可以在苹果官方
Github下载。
2020年1月的TIOBE编程语言排行榜显示,Swift从第15名上升至第9名。
应用范围
Swift是一种新的编程语言,用于编写
iOS和
macOS应用。Swift结合了C和Objective-C的优点并且不受C
兼容性的限制。Swift采用安全的编程模式并添加了很多新特性,这将使编程更简单,更灵活,也更有趣。Swift是基于成熟而且倍受喜爱的
Cocoa和
Cocoa Touch框架,他的降临将重新定义
软件开发。
Swift的开发从很久之前就开始了。为了给Swift打好基础,苹果公司改进了编译器,
调试器和
框架结构。我们使用自动
引用计数(Automatic Reference Counting, ARC)来简化内存管理。我们在Foundation和
Cocoa的基础上构建框架栈并将其标准化。Objective-C本身支持块、集合语法和模块,所以框架可以轻松支持现代编程语言技术。正是得益于这些基础工作,我们才能发布这样一个用于未来苹果软件开发的新语言。
Objective-C开发者对Swift并不会感到陌生。它采用了Objective-C的命名参数以及动态
对象模型,可以
无缝对接到现有的Cocoa框架,并且可以兼容Objective-C代码。在此基础之上,Swift还有许多新特性并且支持过程式编程和面向对象编程。
操作优点
Swift 对于初学者来说也很友好。它是第一个既满足工业标准又像
脚本语言一样充满
表现力和趣味的编程语言。它支持代码预览,这个革命性的特性可以允许程序员在不编译和运行
应用程序的前提下运行
Swift代码并实时查看结果。
应用优势
Swift将现代编程语言的精华和苹果工程师文化的智慧结合了起来。编译器对性能进行了优化,编程语言对开发进行了优化,两者互不干扰,鱼与熊掌兼得。Swift 既可以用于开发“hello, world”这样的
小程序,也可以用于开发一套完整的操作系统。所有的这些特性让 Swift对于开发者和苹果来说都是一项值得的投资。
示例程序
Swift不需要引入
头文件或写在main()内,也不需要在每一句加上
分号(当然,若你保有使用某些其他语言的习惯,如
Java、C等 加上分号结尾亦不会报错)。
以下一行便是Hello,World程序:
主要功能
语法简便
Swift是编程语言的最新研究成果,并结合数十年的经验建设苹果平台的结果。结转自Objective-C的命名参数表示在一个干净的语法,使得Swift的
API更容易阅读和维护。
推断类型使代码更干净,不易犯错误,而模块消除了头,并提供
命名空间。内存
自动管理,而你甚至都不需要输入分号。
其他功能
Swift特有许多其他的功能,使你的代码更传神:
互动游乐
Swift Playgrounds使编写
语言代码难以置信的简单和有趣。输入一行代码,结果立即出现。如果您的代码通过一个循环运行一段时间你可以看它在
时间轴助理进展。在
时间线中的
图表显示变量,组成一个视图时绘制每一步,并能起到一个动画SpriteKit现场。当你在Playgrounds上完善你的代码,只需将代码到您的项目。有了Playgrounds,您可以:
REPL
阅读-分析-打印环路(REPL):在Xcode调试
控制台包括内建Swift使用语法来评估,并与正在运行的应用程序进行交互,或者编写新的代码,看看它是如何工作的一个类似脚本的环境Swift语言的交互式版本。可以从
Xcode的控制台内,或在终端。
专为安全
Swift消除了不安全的代码。变量总是初始化之前使用,数组和整数检查溢出,内存自动管理。语法被调整到可以很容易地定义你的意图 - 例如,简单的三个字符的关键字定义一个变量(var)或常量(let)。
在Swift的
安全模式被调整为强大的Cocoa和Cocoa Touch的
API。认识和妥善处理其中的对象是零案件是基本的框架和Swift的代码使这个非常容易。添加一个字符可以代替曾经Objective-C中整行的代码。这一相互配合,使构建iOS和
Mac应用程序比以前更加容易和安全。
高效强大
Swift是为高效而强大的编程而创建的语言。Swift采用了高性能的Apple LLVM编译器,Swift
代码转化为优化过的
本地代码,充分利用现代化的
Mac,
iPhone和
iPad的硬件。语法和标准库也非常简洁,让编程的流程大大缩短、简化
Swift采用了C和
Objective-C语言中的优秀成分。Swift也包括了很多其他语言的特征,如类型,
流程控制和
运算符。Swift还提供了面向对象的特性,如类与协议。
学习入门
Hello world
第一个程序应该在屏幕上打印“
Hello, world”。在Swift中,可以用一行代码实现:
如果你写过C或者
Objective-C代码,那你应该很熟悉这种形式——在Swift中,这行代码就是一个完整的程序。你不需要为了输入输出或者
字符串处理导入一个单独的库。全局
作用域中的代码会被自动当做程序的
入口点,所以你也不需要
main函数。你同样不需要在每个语句结尾写上分号。
这个教程会通过一系列编程例子来让你对Swift有初步了解,如果你有什么不理解的地方也不用担心——任何
本章介绍的内容都会在后面的章节中详细讲解。
注意:
为了获得最好的体验,在
Xcode当中使用代码预览功能。代码预览功能可以让你编辑代码并实时看到运行结果。
简单值
使用let来声明常量,使用var来声明变量。一个常量的值在
编译时并不需要获取,但是你只能为它赋值一次。也就是说你可以用常量来表示这样一个值:你只需要决定一次,但是需要使用很多次。
常量或者变量的类型必须和你赋给它们的值一样。然而,声明时类型是可选的,声明的同时赋值的话,
编译器会自动推断类型。在上面的例子中,编译器推断出myVariable是一个整数(
integer)因为它的初始值是整数。
如果初始值没有提供足够的信息(或者没有初始值),那你需要在变量后面声明类型,用
冒号分割。
创建一个常量,显式指定类型为Float并指定初始值为4。
值永远不会被隐式转换为其他类型。如果你需要把一个值转换成其他类型,请
显式转换。
删除最后一行中的String,错误提示是什么?
有一种更简单的把值转换成字符串的方法:把值写到括号中,并且在括号之前写一个反斜杠。例如:
浮点计算转换成字符串,并加上某人的名字,和他打个招呼。
使用
方括号[]来创建数组和字典,并使用
下标或者键(key)来访问元素。
如果类型信息可以被推断出来,你可以用[]和[:]来创建空数组和空字典——就像你声明变量或者给函数传参数的时候一样。
控制流
使用if和switch来进行条件操作,使用for-in、for、
while和do-while来进行循环。包裹条件和循环变量括号可以省略,但是语句体的
大括号是必须的。
在
if语句中,条件必须是一个
布尔表达式——这意味着像if score { ... }这样的代码将报错,而不会隐形地与 0 做对比。
你可以一起使用if和let来处理值缺失的情况。有些变量的值是可选的。一个可选的值可能是一个具体的值或者是
nil,表示值缺失。在类型后面加一个问号来标记这个变量的值是可选的。
把
optionalName改成nil,
greeting会是什么?添加一个else语句,当optionalName是nil时给greeting赋一个不同的值。
如果变量的可选值是nil,条件会判断为false,大括号中的代码会被跳过。如果不是nil,会将值赋给let后面的常量,这样代码块中就可以使用这个值了。
switch支持任意类型的数据以及各种比较操作——不仅仅是整数以及测试相等。
运行switch中匹配到的
子句之后,程序会退出switch语句,并不会继续向下运行,所以不需要在每个子句结尾写break。
你可以使用for-in来遍历字典,需要两个变量来表示每个
键值对。
添加另一个变量来记录哪种类型的数字是最大的。
使用
while来
重复运行一段代码直到不满足条件。循环条件可以在开头也可以在结尾。
使用..<创建的范围不包含上界,如果想包含的话需要使用...。
函数闭包
使用func来声明一个函数,使用名字和参数来调用函数。使用->来指定函数
返回值。
函数可以带有可变个数的参数,这些参数在函数内表现为数组的形式:
函数可以嵌套。被嵌套的函数可以访问外侧函数的变量,你可以使用
嵌套函数来重构一个太长或者太复杂的函数。
函数是第一等类型,这意味着函数可以作为另一个函数的返回值。
函数也可以当做参数传入另一个函数。
函数实际上是一种特殊的
闭包,你可以使用{}来创建一个匿名闭包。使用in将参数和返回
值类型声明与闭包函数体进行分离。
有很多种创建闭包的方法。如果一个闭包的类型已知,比如作为一个
回调函数,你可以忽略参数的类型和返回值。单个语句闭包会把它语句的值当做结果返回。
你可以通过参数位置而不是参数名字来
引用参数——这个方法在非常短的闭包中非常有用。当一个闭包作为最后一个参数传给一个函数的时候,它可以直接跟在括号后面。
对象和类
使用class和类名来创建一个类。类中属性的声明和常量、
变量声明一样,唯一的区别就是它们的
上下文是类。同样,方法和
函数声明也一样。
要创建一个类的实例,在类名后面加上括号。使用点语法来访问实例的属性和方法。
这个版本的Shape类缺少了一些重要的东西:一个
构造函数来初始化类实例。使用
init来创建一个
构造器。
注意self被用来区别
实例变量。当你创建实例的时候,像传入函数参数一样给类传入构造器的参数。每个属性都需要赋值——无论是通过声明(就像numberOfSides)还是通过构造器(就像name)。如果你需要在删除对象之前进行一些清理工作,使用deinit创建一个
析构函数。子类的
定义方法是在它们的类名后面加上父类的名字,用冒号分割。创建类的时候并不需要一个标准的
根类,所以你可以忽略父类。
子类如果要重写父类的方法的话,需要用
override标记——如果没有添加override就重写父类方法的话编译器会报错。编译器同样会检测override标记的方法是否确实在父类中。
创建NamedShape的另一个子类Circle,构造器接收两个参数,一个是半径一个是名称,实现area和describe方法。
属性可以有 getter 和 setter 。
在perimeter的 setter 中,新值的名字是newValue。你可以在set之后显式的设置一个名字。
注意EquilateralTriangle类的构造器执行了三步:
调用父类的构造器
改变父类定义的属性值。其他的工作比如调用方法、getters和setters也可以在这个阶段完成。
如果你不需要计算属性但是需要在设置一个新值之前运行一些代码,使用willSet和didSet。
比如,下面的类确保
三角形的边长总是和
正方形的边长相同。
类中的方法和一般的函数有一个重要的区别,函数的参数名只在函数内部使用,但是方法的参数名需要在调用的时候显式说明(除了第一个参数)。默认情况下,方法的参数名和它在方法内部的名字一样,不过你也可以定义第二个名字,这个名字被用在方法内部。
处理变量的可选值时,你可以在操作(比如方法、属性和子脚本)之前加?。如果?之前的值是nil,?后面的东西都会被忽略,并且整个
表达式返回nil。否则,?之后的东西都会被运行。在这两种情况下,整个表达式的值也是一个可选值。
枚举
使用enum来创建一个枚举。就像类和其他所有命名类型一样,枚举可以包含方法。
写一个函数,通过比较它们的原始值来比较两个Rank值。
在上面的例子中,枚举原始值的类型是Int,所以你只需要设置第一个原始值。剩下的原始值会按照顺序赋值。你也可以使用字符串或者
浮点数作为枚举的原始值。
使用toRaw和fromRaw函数来在原始值和
枚举值之间进行转换。
枚举的成员值是实际值,并不是原始值的另一种
表达方法。实际上,如果原始值没有意义,你不需要设置。
给Suit添加一个color方法,对spades和clubs返回“black”,对hearts和diamonds返回“red”。
注意,有两种方式可以引用Hearts成员:给hearts常量赋值时,枚举成员Suit.Hearts需要用全名来引用,因为常量没有显式指定类型。在switch里,枚举成员使用缩写.Hearts来引用,因为self的值已经知道是一个suit。已知变量类型的情况下你可以使用缩写。
使用
struct来创建一个
结构体。结构体和类有很多相同的地方,比如方法和构造器。它们之间最大的一个区别就是 结构体是传值,类是传引用。
给Card添加一个方法,创建一副完整的扑克牌并把每张牌的 rank 和 suit 对应起来。
一个枚举成员的实例可以有实例值。相同枚举成员的实例可以有不同的值。创建实例的时候传入值即可。
实例值和原始值是不同的:枚举成员的原始值对于所有实例都是相同的,而且你是在定义枚举的时候设置原始值。
例如,考虑从服务器获取日出和日落的时间。服务器会返回正常结果或者
错误信息。
给ServerResponse和switch添加第三种情况。
注意如何从ServerResponse中提取日升和
日落时间。
接口扩展
使用protocol来声明一个接口。
写一个实现这个接口的枚举。
注意声明SimpleStructure时候mutating关键字用来标记一个会修改结构体的方法。SimpleClass的声明不需要标记任何方法因为类中的方法经常会修改类。
使用extension来为现有的类型添加功能,比如添加一个计算属性的方法。你可以使用扩展来给任意类型添加协议,甚至是你从外部库或者框架中导入的类型。
给Double类型写一个扩展,添加absoluteValue功能。
你可以像使用其他命名类型一样使用接口名——例如,创建一个有不同类型但是都实现一个接口的对象集合。当你处理类型是接口的值时,接口外定义的方法不可用。
即使protocolValue变量
运行时的类型是simpleClass,编译器会把它的类型当做ExampleProtocol。这表示你不能调用类在它实现的接口之外实现的方法或者属性。
泛型
在
类型名后面使用where来指定一个需求列表——例如,要限定实现一个协议的类型,需要限定两个类型要相同,或者限定一个类必须有一个特定的父类。
修改anyCommonElements函数来创建一个函数,返回一个数组,内容是两个序列的共有元素。
简单起见,你可以忽略where,只在冒号后面写接口或者类名。和是等价的。