Apple Swift編程語言入門教程
- 2020 年 3 月 4 日
- 筆記
原文 http://gashero.iteye.com/blog/2075324
1 簡介
今天凌晨Apple剛剛發佈了Swift編程語言，本文從其發佈的書籍《The Swift Programming Language》中摘錄和提取而成。希望對各位的iOS&OSX開發有所幫助。
Swift是供iOS和OS X應用編程的新編程語言，基於C和Objective-C，而卻沒有C的一些兼容約束。Swift採用了安全的編程模式和添加現代的功能來是的編程更加簡單、靈活和有趣。界面則基於廣受人民群眾愛戴的Cocoa和Cocoa Touch框架，展示了軟件開發的新方向。
Swift已經存在了多年。Apple基於已有的編譯器、調試器、框架作為其基礎架構。通過ARC(Automatic Reference Counting，自動引用計數)來簡化內存管理。我們的框架棧則一直基於Cocoa。Objective-C進化支持了塊、collection literal和模塊，允許現代語言的框架無需深入即可使用。(by gashero)感謝這些基礎工作，才使得可以在Apple軟件開發中引入新的編程語言。
Objective-C開發者會感到Swift的似曾相識。Swift採用了Objective-C的命名參數和動態對象模型。提供了對Cocoa框架和mix-and-match的互操作性。基於這些基礎，Swift引入了很多新功能和結合面向過程和面向對象的功能。
Swift對新的程序員也是友好的。他是工業級品質的系統編程語言，卻又像腳本語言一樣的友好。他支持playground，允許程序員實驗一段Swift代碼功能並立即看到結果，而無需麻煩的構建和運行一個應用。
Swift集成了現代編程語言思想，以及Apple工程文化的智慧。編譯器是按照性能優化的，而語言是為開發優化的，無需互相折中。(by gashero)可以從"Hello, world"開始學起並過渡到整個系統。所有這些使得Swift成為Apple軟件開發者創新的源泉。
Swift是編寫iOS和OSX應用的夢幻方式，並且會持續推進新功能的引入。我們迫不及待的看到你用他來做點什麼。
2 Swift入門
一個新語言的學習應該從打印"Hello, world"開始。在Swift，就是一行:
println("Hello, world")
如果你寫過C或Objective-C代碼，這個語法看起來很熟悉，在Swift，這就是完整的程序了。你無需導入(import)一個單獨的庫供輸入輸出和字符串處理。全局範圍的代碼就是用於程序的入口，所以你無需編寫一個 main() 函數。你也無需在每個語句後寫分號。
這個入門會給出足夠的信息教你完成一個編程任務。無需擔心你還不理解一些東西，所有沒解釋清楚的，會在本書後續詳細講解。
Note
作為最佳實踐，可以將本章在Xcode的playground中打開。Playground允許你編輯代碼並立即看到結果。
3 簡單值
使用 let 來定義常量， var 定義變量。常量的值無需在編譯時指定，但是至少要賦值一次。這意味着你可以使用常量來命名一個值，你發現只需一次確定，卻用在多個地方。
var myVariable = 42 myVariable = 50 let myConstant = 42
Note
gashero註記
這裡的常量定義類似於函數式編程語言中的變量，一次賦值後就無法修改。多多使用有益健康。
一個常量或變量必須與賦值時擁有相同的類型。因此你不用嚴格定義類型。提供一個值就可以創建常量或變量，並讓編譯器推斷其類型。在上面例子中，編譯其會推斷myVariable是一個整數類型，因為其初始化值就是個整數。
Note
gashero註記
類型與變量名綁定，屬於靜態類型語言。有助於靜態優化。與Python、JavaScript等有所區別。
如果初始化值沒有提供足夠的信息(或沒有初始化值)，可以在變量名後寫類型，以冒號分隔。
let imlicitInteger = 70 let imlicitDouble = 70.0 let explicitDouble: Double = 70
Note
練習
創建一個常量，類型為Float，值為4。
值永遠不會隱含轉換到其他類型。如果你需要轉換一個值到不同類型，明確的構造一個所需類型的實例。
let label = "The width is " let width = 94 let widthLabel = label + String(width)
Note
練習
嘗試刪除最後一行的String轉換，你會得到什麼錯誤？
還有更簡單的方法來在字符串中包含值：以小括號來寫值，並用反斜線("")放在小括號之前。例如:
let apples = 3 let oranges = 5 //by gashero let appleSummary = "I have (apples) apples." let fruitSummary = "I have (apples + oranges) pieces of fruit."
Note
練習
使用 () 來包含一個浮點數計算到字符串，並包含某人的名字來問候。
創建一個數組和字典使用方括號 "[]" ，訪問其元素則是通過方括號中的索引或鍵。
var shoppingList = ["catfish", "water", "tulips", "blue paint"] shoppingList[1] = "bottle of water" var occupations = [ "Malcolm": "Captain", "Kaylee": "Mechanic", ] occupations["Jayne"] = "Public Relations"
要創建一個空的數組或字典，使用初始化語法:
let emptyArray = String[]() let emptyDictionary = Dictionary<String, Float>()
如果類型信息無法推斷，你可以寫空的數組為 "[]" 和空的字典為 "[:]"，例如你設置一個知道變量並傳入參數到函數:
shoppingList = [] //去購物並買些東西 by gashero
4 控制流
使用 if 和 switch 作為條件控制。使用 for-in 、 for 、 while 、 do-while 作為循環。小括號不是必須的，但主體的大括號是必需的。
let individualScores = [75, 43, 103, 87, 12] var teamScore = 0 for score in individualScores { if score > 50 { teamScores += 3 } else { teamScores += 1 } } teamScore
在 if 語句中，條件必須是布爾表達式，這意味着 if score { … } 是錯誤的，不能隱含的與0比較。
你可以一起使用 if 和 let 來防止值的丟失。這些值是可選的。可選值可以包含一個值或包含一個 nil 來指定值還不存在。寫一個問號 "?" 在類型後表示值是可選的。
var optionalString: String? = "Hello" optionalString == nil var optionalName: String? = "John Appleseed" var greeting = "Hello!" if let name = optionalName { greeting = "Hello, (name)" }
Note
練習
改變 optionalName 為 nil 。在問候時會發生什麼？添加一個 else 子句在 optionalName 為 nil 時設置一個不同的值。
如果可選值為 nil ，條件就是 false 大括號中的代碼會被跳過。否則可選值未包裝並賦值為一個常量，會是的未包裝值的變量到代碼塊中。
switch 支持多種數據以及多種比較，不限制必須是整數和測試相等。
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: //by gashero let vegetableComment = "Everything tastes good in soup." }
Note
練習
嘗試去掉 default ，看看得到什麼錯誤。
在執行匹配的情況後，程序會從 switch 跳出，而不是繼續執行下一個情況。所以不再需要 break 跳出 switch 。
可使用 for-in 來迭代字典中的每個元素，提供一對名字來使用每個鍵值對。
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 } } }
Note
練習
添加另一個變量來跟蹤哪個種類中的數字最大，也就是最大的數字所在的。
使用 while 來重複執行代碼塊直到條件改變。循環的條件可以放在末尾來確保循環至少執行一次。
var n = 2 while n < 100 { n = n * 2 } n var m = 2 do { m = m * 2 } while m < 100 m
你可以在循環中保持一個索引，通過 ".." 來表示索引範圍或明確聲明一個初始值、條件、增量。這兩個循環做相同的事情:
var firstForLoop = 0 for i in 0..3 { firstForLoop += i } firstForLoop var secondForLoop = 0 for var i = 0; i < 3; ++i { secondForLoop += 1 } secondForLoop
使用 .. 構造範圍忽略最高值，而用 … 構造的範圍則包含兩個值。
5 函數與閉包
使用 func 聲明一個函數。調用函數使用他的名字加上小括號中的參數列表。使用 -> 分隔參數的名字和返回值類型。
func greet(name: String, day: String) -> String { return "Hello (name), today is (day)." } greet("Bob", "Tuesday")
Note
練習
去掉 day 參數，添加一個參數包含今天的午餐選擇。
使用元組(tuple)來返回多個值。
func getGasPrices() -> (Double, Double, Double) { return (3.59, 3.69, 3.79) } getGasPrices()
函數可以接受可變參數個數，收集到一個數組中。
func sumOf(numbers: Int...) -> Int { var sum = 0 for number in numbers { sum += number } return sum } sumOf() sumOf(42, 597, 12)
Note
練習
編寫一個函數計算其參數的平均值。
函數可以嵌套。內嵌函數可以訪問其定義所在函數的變量。你可以使用內嵌函數來組織代碼，避免過長和過於複雜。
func returnFifteen() -> Int { var y = 10 func add() { y += 5 } add() return y } //by gashero returnFifteen()
函數是第一類型的。這意味着函數可以返回另一個函數。
func makeIncrementer() -> (Int -> Int) { func addOne(number: Int) -> Int { return 1 + number } return addOne } var increment = makeIncrementer() increment(7)
一個函數可以接受其他函數作為參數。
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)
函數實際是閉包的特殊情況。你可以寫一個閉包而無需名字，只需要放在大括號中即可。使用 in 到特定參數和主體的返回值。
numbers.map({ (number: Int) -> Int in let result = 3 * number return result })
Note
練習
重寫一個閉包來對所有奇數返回0。
編寫閉包時有多種選項。當一個閉包的類型是已知時，例如代表回調，你可以忽略其參數和返回值，或兩者。單一語句的閉包可以直接返回值。
numbers.map({number in 3 * number})
你可以通過數字而不是名字來引用一個參數，這對於很短的閉包很有用。一個閉包傳遞其最後一個參數到函數作為返回值。
sort([1, 5, 3, 12, 2]) { $0 > $1 }
6 對象與類
使用 class 可以創建一個類。一個屬性的聲明則是在類里作為常量或變量聲明的，除了是在類的上下文中。方法和函數也是這麼寫的。
class Shape { var numberOfSides = 0 func simpleDescription() -> String { return "A shape with (numberOfSides) sides." } }
Note
練習
通過 "let" 添加一個常量屬性，以及添加另一個方法能接受參數。
通過在類名後加小括號來創建類的實例。使用點語法來訪問實例的屬性和方法。
var shape = Shape() shape.numberOfSides = 7 var shapeDescription = shape.simpleDescription()
這個版本的 Shape 類有些重要的東西不在：一個構造器來在創建實例時設置類。使用 init 來創建一個。
class NamedShape { var numberOfSides: Int = 0 var name: String init(name: String) { self.name = name } //by gashero func simpleDescription() -> String { return "A Shape with (numberOfSides) sides." } }
注意 self 用來區分 name 屬性和 name 參數。構造器的生命跟函數一樣，除了會創建類的實例。每個屬性都需要賦值，無論在聲明裡還是在構造器里。
使用 deinit 來創建一個析構器，來執行對象銷毀時的清理工作。
子類包括其超類的名字，以冒號分隔。在繼承標準根類時無需聲明，所以你可以忽略超類。
子類的方法可以通過標記 override 重載超類中的實現，而沒有 override 的會被編譯器看作是錯誤。編譯器也會檢查那些沒有被重載的方法。
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()
Note
練習
編寫另一個 NamedShape 的子類叫做 Circle ，接受半徑和名字到其構造器。實現 area 和 describe 方法。
屬性可以有 getter 和 setter 。
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 triangle with sides of length (sideLength)." } } var triangle = EquilateralTriangle(sideLength: 3.1, name: "a triangle") triangle.perimeter triangle.perimeter = 9.9 triangle.sideLength
在 perimeter 的 setter 中，新的值的名字就是 newValue 。你可以提供一個在 set 之後提供一個不衝突的名字。
注意 EquilateralTriangle 的構造器有3個不同的步驟：
- 設置屬性的值
- 調用超類的構造器
- 改變超類定義的屬性的值，添加附加的工作來使用方法、getter、setter也可以在這裡
如果你不需要計算屬性，但是仍然要提供在設置值之後執行工作，使用 willSet 和 didSet 。例如，下面的類要保證其三角的邊長等於矩形的變長。
class TriangleAndSquare { var triangle: EquilaterTriangle { 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 = EquilaterTriangle(sideLength: size, name: name) } } var triangleAndSquare = TriangleAndSquare(size: 10, name: "another test shape") triangleAndSquare.square.sideLength triangleAndSquare.triangle.sideLength triangleAndSquare.square = Square(sideLength: 50, name: "larger square") triangleAndSquare.triangle.sideLength
類的方法與函數有個重要的區別。函數的參數名僅用與函數，但方法的參數名也可以用於調用方法(除了第一個參數)。缺省時，一個方法有一個同名的參數，調用時就是參數本身。你可以指定第二個名字，在方法內部使用。
class Counter { var count: Int = 0 func incrementBy(amount: Int, numberOfTimes times: Int) { count += amount * times } } var counter = Counter() counter.incrementBy(2, numberOfTimes: 7)
當與可選值一起工作時，你可以寫 "?" 到操作符之前類似於方法屬性。如果值在"?"之前就已經是 nil ，所有在 "?" 之後的都會自動忽略，而整個表達式是 nil 。另外，可選值是未包裝的，所有 "?" 之後的都作為未包裝的值。在兩種情況中，整個表達式的值是可選值。
let optionalSquare: Square? = Square(sideLength: 2.5, name: "optional square") let sideLength = optionalSquare?.sideLength
7 枚舉與結構
使用 enum 來創建枚舉。有如類和其他命名類型，枚舉可以有方法。
enum Rank: Int { case Ace = 1 case Two, Three, Four, Five, Six, Seven, Eight, Nine, Ten case Jack, Queen, King func simpleDescrition() -> 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 //by gashero let aceRawValue = ace.toRaw()
Note
練習
編寫一個函數比較兩個 Rank 的值，通過比較其原始值。
在如上例子中，原始值的類型是 Int 所以可以只指定第一個原始值。其後的原始值都是按照順序賦值的。也可以使用字符串或浮點數作為枚舉的原始值。
使用 toRaw 和 fromRaw 函數可以轉換原始值和枚舉值。
if let convertedRank = Rank.fromRaw(3) { let threeDescription = convertedRank.simpleDescription() }
枚舉的成員值就是實際值，而不是其他方式寫的原始值。實際上，有些情況是原始值，就是你不提供的時候。
enum Suit { case Spades, Hearts, Diamonds, Clubs func simpleDescription() -> String { switch self { case .Spades: return "spades" case .Hearts: return "hearts" case .Diamonds: return "dismonds" case .Clubs: return "clubs" } } } let hearts = Suit.Hearts //by gashero let heartsDescription = hearts.simpleDescription()
Note
練習
添加一個 color 方法到 Suit 並在 spades 和 clubs 時返回 "black" ，並且給 hearts 和 diamounds 返回 "red" 。
注意上面引用Hearts成員的兩種方法：當賦值到 hearts 常量時，枚舉成員 Suit.Hearts 通過全名引用，因為常量沒有明確的類型。在 switch 中，枚舉通過 .Hearts 引用，因為 self 的值是已知的。你可以在任何時候使用方便的方法。
使用 struct 創建結構體。結構體支持多個與類相同的行為，包括方法和構造器。一大重要的區別是代碼之間的傳遞總是用拷貝(值傳遞)，而類則是傳遞引用。
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()
Note
練習
添加方法到 Card 類來創建一桌的紙牌，每個紙牌都有合併的rank和suit。(就是個打字員的活二，by gashero)。
一個枚舉的實例成員可以擁有實例的值。相同枚舉成員實例可以有不同的值。你在創建實例時賦值。指定值和原始值的區別：枚舉的原始值與其實例相同，你在定義枚舉時提供原始值。
例如，假設情況需要從服務器獲取太陽升起和降落時間。服務器可以響應相同的信息或一些錯誤信息。
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)" }
Note
練習
給 ServerResponse 添加第三種情況來選擇。
注意日出和日落時間實際上來自於對 ServerResponse 的部分匹配來選擇的。
