Swift語言

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Swift

File:Apple-swift-logo.png
编程范型	多范式（物件導向、泛函、指令式、组块结构化）
設計者	克里斯·拉特納与Apple
實作者	Apple
发行时间	2014
当前版本	6.0.2（2024年10月28日；穩定版本）
型態系統	静态、強型別、类型推论
操作系统	macOS、iOS、watchOS和tvOS
許可證	開放
文件扩展名	.swift
網站	官方网站
啟發語言
Objective-C、Rust、Haskell、Ruby、Python、C#、CLU，和D语言

Swift是一種支持多编程范式和編譯式的編程語言，是用來撰寫macOS/OS X、iOS、watch OS和tvOS的语言之一。 2014年，其在苹果开发者年会（WWDC）發布。設計Swift時，蘋果公司有意讓Swift與Objective-C共存在蘋果公司的作業系統上。

歷史

2010年7月，苹果开发者工具部门总监克里斯·拉特納开始着手 Swift 编程语言的設計工作，以一年時間，完成基本架構後，他領導了一個設計團隊大力參與其中。Swift大約歷經4年的開發期，2014年6月發表。

苹果宣称Swift的特点是：快速、现代、安全、互动，而且明顯優於Objective-C语言。Swift以LLVM編譯，可以使用现有的Cocoa和Cocoa Touch框架。Xcode Playgrounds功能是Swift为苹果开发工具带来的最大创新，该功能提供強大的互动效果，能让Swift源代碼在撰寫过程中能即時显示出其執行結果。拉特纳本人强调，Playgrounds很大程度是受到布雷特·维克多（Bret Victor）理念的启发。

2015年6月8日，蘋果於WWDC2015上宣布，Swift將開放原始碼，包括编译器和标准库。

2015年12月3日，蘋果宣布開源swift，並支持Linux，蘋果在新網站swift.org和託管網站Github上開源了swift，但蘋果的app store並不支持開源的swift，只支持蘋果官方的swift版本，官方版本會在新網站swift.org上定期與開源版本同步。

特色

Swift取消了Objective-C的指针及其他不安全存取的使用，並捨棄Objective C早期套用Smalltalk之語法，全面改為句點表示法（dot-notation）。同许多脚本语言一样，Swift可以推斷變數型別（var, variant）。同时，它提供了类似C++、C#的命名空間（namespace）、泛型（generic）、運算元重載（operator overloading）。Swift被簡單的形容為 “沒有C的Objective-C”（Objective-C without the C）。

型別與變數

在Cocoa與Cocoa Touch的環境下，許多共用的類物都放在Foundation Kit庫下，這些類別包含了NSString 字串庫（使用 Unicode），還有集合類別 NSArray 與 NSDictionary。Objective-C 提供了語法糖（syntactic sugar）的方式讓這些物件可以整合在同一個語言裡。例如NSString之間合併的表示法如下：

NSString *str = @"hello,"; str = [str stringByAppendingString:@" world"];

在Swift裡, 字串的累積可以用加法（+）運算元作為第一級公民（First-class citizen）的方式直接完成, 上述的例子可以簡化為

var str = "hello,"; str += " world"

過去Cocoa（以及Cocoa Touch）的架構總是被分成兩種版本，一種是可變的（mutable），也就是可以在執行時期（runtime）改變；另一種是不可變的（immutable），其初始值不可改變，例如NSArray與NSMutableArray就是陣列的兩種版本。在Swift語言的世界裡仍延續這個傳統，但更簡化為使用 let 關鍵字去設定常數（constant variable）。至於可變的(Mutable)物件則使用 var 關鍵字。Swift语言使用類似C#或Javascript的var定義變數，但特性又不盡相同，Swift不會直接指派初始值給變數，亦即變數不會有預設值，所以使用var變數之前必须先初始化，不然會發生編譯時期的錯誤。

為了方便使用，Swift還提供Optional的定義來宣告nil-free references。宣告Optional只需要在类型后面加上問號（?）即可。一旦var變數宣告为Optional的，其初始值就會被預設為nil。Optional本質上是enum，有定義None和Some兩種类型，nil即是Optional.None。

函式庫、執行時期與部署

Swift在 Mac OS 和 iOS 平台可以和Object-C使用相同的執行時期（runtime）。這意味著Swift 程式可以執行於目前已存在的平台之上，包含 iOS 6 和 OS X 10.8 都可以執行Swift的程式. 更重要的, Swift 和 Obj-C 的程式碼可並存於單一程式內, 這種延伸就如同C 和 C++ 的關係一樣。

為了爭取大量的開發人員並重複使用已存在的程式碼，Xcode 6 允許在app target導入Objective-C檔案供給Swift使用，透過Objective-C的桥接標頭檔（bridging header）来暴露给 Swift。当開發人員添加 Swift 檔案到现有的Objective-C應用程式时，Xcode 会自动创建这些標頭檔。例如, 一個Swift 知名的類別 "MyClass" 可用於 Obj-C 的方式 #import "MyClass-Swift.h".

記憶體管理

Swift全面使用自动引用计数（ARC）來管理記憶體，取代過去Objective C的垃圾回收功能。過去在Objective-C中，强引用（strong reference）即为非ARC中的retain，而弱引用（weak reference）即为非ARC中的assign。為了解决循环引用的问题，Swift提供unowned，不能设定为optional types，不能加上問號（?）或驚嘆號（!）。

除錯以及其他元素

Xcode的除錯機制針對Swift語言提供REPL（Read-Eval-Print Loop, 這是源自emacs的术语）環境，可以利用Swift語法來評估或與其他程式互動，使Swift编程具有類似Python與Ruby交互性介面（Interactive Shell）。

類似 Objective-C之處

• 基本數值型別（numeric types）大致相同 (例如Int, UInt, Float, Double)
• 大量的C 運算元被移出Swift, 但又引入一些新運算元。
• 大括號被用於群組陳述（group statements）。
• 變數之賦值使用等於符號, 但比較則使用“連續兩個等於”（==）運算元。還有一個新的運算元，“連續三個等於”（===）被用來判斷常數或變數之間是否為同一物件之實例（instance）。
• 中括號（[], Square brackets）用於陣列的表示, 宣告陣例之後, 可以指派索引值（index）來進行元素（element）之存取。
• 控制陳述（control statement）, for, while, if, switch 與Ojbective-C都十分類似, 但有延伸功能, 像是 for in 用於集合（collection）的輪詢，switch 還可以接受非整數的cases條件值, 諸如此類。

不同於 Objective-C之處

• 陳述句（statement）不須再使用分號（;）做為結束，但分號還是可以在一行以內作為兩個以上陳述的分隔。
• 標頭檔（Header files）不再需要。
• 注解方式 /* ... */ 可以為巢狀（nested）註解，意思是指註解內可以再有註解，過去有些C或C++編譯器不支援巢狀註解。
• 強型別（strong type）
• 类型推论或隐含类型（Type inference）
• 支援泛型編程。
• 函式為第一等类型（first-class object），这意味着函数可以作为其他函数的参数與返回值。
• 運算元可在類別內重新定義 (運算元重載)，可以生成新的運算元。
• 字串全方面支援 Unicode，某些字元甚至可以成為語言的名稱。
• 許多C語言家族過去惡名昭彰的怪語法（error-prone behaviors）也被改變：
  • 不再存在指標。
  • 指派（Assignments）不再回傳值，正確寫法是 if (i==0) ，一般容易誤寫成 if (i=0) 會造成編譯時期錯誤（compile-time error）。
  • 在switch 的區塊內不需要再使用 break 敘述句。另外，case后面都需要有可执行的代码（C或C++可連續使用多個case而不需要額外的代碼），否則會發生編譯錯誤。
  • 變數和常數都要被初始化，而且陣列（array）的界限也要確認清楚。
  • 溢位（overflows）的問題。C語言沒有強制整數型別（signed integers）的界限，常常在執行時間發生問題。Swift可以透過整數型別的max或min属性取得最大值或最小值。

討論

JavaEye的创始人Robbin發表意見：“对程序员来说，熟悉Swift语法也不过一天时间足够了。关键是要提供高级数据类型，简化Cocoa类库，否则用不用Swift都没区别。”

長達600多頁的 The Swift Programming Language 可以在iBooks免費下載。

範例程式

Swift不需要引入表頭檔（header file）或寫在main()內，也不需要在每一行敘述（statement）結尾加上分號。例如變數的宣告方式如下：

var implicitInteger = 70
var implicitDouble = 70.0
var explicitDouble: Double = 70

用 let 宣告常數的方式如下：

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

Swift不支持隐式类型转换（implicitly casting），因此數與字串之間要以显式类型转换（Explicitly casting）：

let table = "The width of this table is "
let width = 100
let tableWidth = table + String(width)

以下一行便是Hello World程式：

println("Hello, world")
print("Hello, world") /*Swift 2.0 之後不再使用println，改使用print*/

可以使用Unicode字符，例如在文本內容有不同語言的文字時就可以放心添加，不必擔心出現無法解讀的亂碼:

let 人 = ["新": 67, "青": 8, "玉": 33, "小小": 25]
for (名字, 歲) in 人 {
  println("\(名字)是\(歲) 歲。")
}

相關條目

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