苹果的新编程语言 Swift 简介
这篇文章简要介绍了苹果于WWDC 2014发布的编程语言——Swift。
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：
- Swift用来写iOS和OS X程序。（估计也不会支持其它潘肯低常
- Swift吸取了C和Objective-C的优点，且更加强大易用。
- Swift可以使用现有的Cocoa和Cocoa Touch框架。
- 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：
let emptyArray = String[]() 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：
let individualScores = [75, 43, 103, 87, 12]
var teamScore = 0
for score in individualScores {
if score > 50 {
teamScore += 3
} else {
teamScore += 1
}
} 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：
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."
} 其它循环
for-in除了遍历数组也可以用来遍历字典：
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循环和do-while循环：
var n = 2
while n < 100 {
n = n * 2
}
n
var m = 2
do {
m = m * 2
} while m < 100
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。
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..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：
func getGasPrices() -> (Double, Double, Double) {
return (3.59, 3.69, 3.79)
}
getGasPrices() 支持带有变长参数的函数：
func sumOf(numbers: Int...) -> Int {
var sum = 0
for number in numbers {
sum += number
}
return sum
}
sumOf()
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：
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) 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：
numbers.map({
(number: Int) -> Int in
let result = 3 * number
return result
}) 当闭包的类型已知时，可以使用下面的简化写法：
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：
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：
class Shape {
var numberOfSides = 0
func simpleDescription() -> String {
return "A shape with \(numberOfSides) sides."
}
} 创建Shape类的实例，并调用其字段和方法。
var shape = Shape() shape.numberOfSides = 7 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）。
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进行清理工作。
继承和多态
Swift支持继承和多态（override父类方法）：
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：
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：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：
- 为子类型的属性赋值。
- 调用父类型的构造器。
- 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。
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 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：
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：
let optionalSquare: Square? = Square(sideLength: 2.5, name: "optional square") 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：
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）数值和枚举值之间进行转换：
if let convertedRank = Rank.fromRaw(3) {
let threeDescription = convertedRank.simpleDescription()
} 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：
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：
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)"
} 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）。
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() 协议（protocol）和扩展（extension）
协议
Swift使用protocol定义协议：
protocol ExampleProtocol {
var simpleDescription: String { get }
mutating func adjust()
} 类型、枚举和结构都可以实现（adopt）协议：
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 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：
extension Int: ExampleProtocol {
var simpleDescription: String {
return "The number \(self)"
}
mutating func adjust() {
self += 42
}
}
7.simpleDescription 泛型（generics）
Swift使用<>来声明泛型函数或泛型类型：
func repeat<ItemType>(item: ItemType, times: Int) -> ItemType[] {
var result = ItemType[]()
for i in 0..times {
result += item
}
return result
}
repeat("knock", 4) Swift也支持在类、枚举和结构中使用泛型：
// Reimplement the Swift standard library's optional type
enum OptionalValue<T> {
case None
case Some(T)
}
var possibleInteger: OptionalValue<Int> = .None
possibleInteger = .Some(100) 有时需要对泛型做一些需求（requirements），比如需求某个泛型类型实现某个接口或继承自某个特定类型、两个泛型类型属于同一个类型等等，Swift通过where描述这些需求：
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语言概览就到这里，有兴趣的朋友请进一步阅读The Swift Programming Language。
接下来聊聊个人对Swift的一些感受。
个人感受
注意：下面的感受纯属个人意见，仅供参考。
大杂烩
尽管我接触Swift不足两小时，但很容易看出Swift吸收了大量其它编程语言中的元素，这些元素包括但不限于：
- 属性（Property）、可空值（Nullable type）语法和泛型（Generic Type）语法源自C#。
- 格式风格与Go相仿（没有句末的分号，判断条件不需要括号）。
- Python风格的当前实例引用语法（使用self）和列表字典声明语法。
- Haskell风格的区间声明语法（比如1..3，1...3）。
- 协议和扩展源自Objective-C（自家产品随便用）。
- 枚举类型很像Java（可以拥有成员或方法）。
- class和struct的概念和C#极其相似。
注意这里不是说Swift是抄袭——实际上编程语言能玩的花样基本就这些，况且Swift选的都是在我看来相当不错的特性。
而且，这个大杂烩有一个好处——就是任何其它编程语言的开发者都不会觉得Swift很陌生——这一点很重要。
拒绝隐式（Refuse implicity）
Swift去除了一些隐式操作，比如隐式类型转换和隐式方法重载这两个坑，干的漂亮。
Swift的应用方向
我认为Swift主要有下面这两个应用方向：
教育
我指的是编程教育。现有编程语言最大的问题就是交互性奇差，从而导致学习曲线陡峭。相信Swift及其交互性极强的编程环境能够打破这个局面，让更多的人——尤其是青少年，学会编程。
这里有必要再次提到Brec Victor的Inventing on Principle，看了这个视频你就会明白一个交互性强的编程环境能够带来什么。
应用开发
现有的iOS和OS X应用开发均使用Objective-C，而Objective-C是一门及其繁琐（verbose）且学习曲线比较陡峭的语言，如果Swift能够提供 一个同现有Obj-C框架的简易互操作接口，我相信会有大量的程序员转投Swift；与此同时，Swift简易的语法也会带来相当数量的其它平台开发者。