Swift語言

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Swift

File:Apple-swift-logo.png
編程範型	多範式（物件導向、泛函、指令式、組塊結構化）
設計者	克里斯·拉特納與Apple
實作者	Apple
面市時間	2014
當前版本	6.0.3（2024年12月13日；穩定版本）
型態系統	靜態、強型別、類型推論
操作系統	macOS、iOS、watchOS和tvOS
許可證	開放
文件擴展名	.swift
網站	官方網站
啟發語言
Objective-C、Rust、Haskell、Ruby、Python、C#、CLU，和D語言

Swift是一種支持多編程範式和編譯式的編程語言，是用來撰寫macOS/OS X、iOS、watch OS和tvOS的語言之一。 2014年，其在蘋果開發者年會（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，蘋果開發者工具部門總監克里斯·拉特納開始着手 Swift 編程語言的設計工作，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。

蘋果宣稱Swift的特點是：快速、現代、安全、互動，而且明顯優於Objective-C語言。Swift以LLVM編譯，可以使用現有的Cocoa和Cocoa Touch框架。Xcode Playgrounds功能是Swift為蘋果開發工具帶來的最大創新，該功能提供強大的互動效果，能讓Swift源代碼在撰寫過程中能即時顯示出其執行結果。拉特納本人強調，Playgrounds很大程度是受到布雷特·維克多（Bret Victor）理念的啟發。

2015年6月8日，蘋果於WWDC2015上宣布，Swift將開放原始碼，包括編譯器和標準庫。

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的指針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）。同許多腳本語言一樣，Swift可以推斷變數型別（var, variant）。同時，它提供了類似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語言使用類似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變數之前必須先初始化，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只需要在類型後面加上問號（?）即可。一旦var變數宣告為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兩種類型，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的橋接標頭檔（bridging header）來暴露給 Swift。當開發人員添加 Swift 檔案到現有的Objective-C應用程式時，Xcode 會自動創建這些標頭檔。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全面使用自動引用計數（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，強引用（strong reference）即為非ARC中的retain，而弱引用（weak reference）即為非ARC中的assign。為了解決循環引用的問題，Swift提供unowned，不能設定為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的術語）環境，可以利用Swift語法來評估或與其他程式互動，使Swift編程具有類似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。
• 註解方式 /* ... */ 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）
• 類型推論或隱含類型（Type inference）
• 支援泛型編程。
• 函式為第一等類型（first-class object），這意味着函數可以作為其他函數的參數與返回值。
• 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後面都需要有可執行的代碼（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屬性取得最大值或最小值。

討論

JavaEye的創始人Robbin發表意見：「對程序員來說，熟悉Swift語法也不過一天時間足夠了。關鍵是要提供高級數據類型，簡化Cocoa類庫，否則用不用Swift都沒區別。」

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不支持隱式類型轉換（implicitly casting），因此數與字串之間要以顯式類型轉換（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。")
}

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