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Swift語言

蘋果公司開發的編程語言 来自维基百科,自由的百科全书

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Swift編程語言,支持多编程范式編譯式,用来撰写基于macOS/OS XiOSiPadOSwatchOStvOSvisionOS的软件[7]。 苹果公司于2014年在苹果开发者年会(WWDC)發布了Swift编程语言。从设计上苹果公司让Swift与Objective-C共存在苹果公司的操作系统[7]

事实速览 编程范型, 設計者 ...
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歷史

Swift是为了替代苹果公司早期的Objective-C编程语言,该语言自20世纪80年代初以来基本没有任何更新,缺乏现代语言功能。

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參與其中,与苹果的许多程序员共同开发,借鉴了Objective-CRustHaskellRubyPythonC#CLU等许多其他语言的設計思想。[5]2014年6月2日,苹果在WWDC上发布了第一个公开的使用Swift编写的应用程序:WWDC应用程序,同时向苹果的注册开发者发布了Swift语言的测试版,但未承诺最终版本与测试版本的源代码相互兼容。大会也发布了长达500页的官方指南,The Swift Programming Language,在Apple Books和官方网站上免费提供。苹果计划在完整版发布时,如果有必要,将会提供源代码转换器。

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CocoaCocoa 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REPL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·维克多英语Bret Victor理念的启发。[8]

2014年9月9日,Swift 1.0和iOS 8、Xcode 6.0的Golden Master版本一同发布,达成了一个重要的里程碑。

2015年6月8日,蘋果於WWDC2015上发布了Swift 2.0。同时宣布,未来Swift將開放原始碼,包括编译器标准库[9]2015年9月21日起,可在App Store发布以Swift编写的应用。[10]

Swift在2015年Stack Overflow开发者调查中荣获“最受欢迎的编程语言”第一名,[11]并在2016年荣获第二名。[12]

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。[13][14]

2015年12月,IBM宣布推出Swift Sandbox网站,该网站允许开发人员在一个窗口中编写Swift代码,并在另一个窗口中显示输出。该网站于2018年1月被弃用。

Linux发行版Ubuntu自Swift 2.2开始提供Swift的官方下载。从Swift 5.2.4起,包括CentOSAmazon Linux在内的更多发行版加入其中。[15]亦有用于Android的非官方生成工具链和SDK。[16][17]

2016年6月13日,苹果在WWDC2016上宣布将推出一款iPad专属应用:Swift Playgrounds英语Swift Playgrounds。该程序以3D游戏的形式演示如何使用Swift编写程序,编写代码时会实时提供反馈。[18][19][20]

2017年1月,克里斯·拉特纳宣布离开苹果,并将加入特斯拉担任新职位。Swift项目负责人由团队资深人士泰德·克雷梅内克担任。[21][22]

2019年6月3日,苹果在WWDC2019上发布了SwiftUI英语SwiftUI,同时发布了Xcode 11,为苹果平台带来了声明式UI结构设计框架。[23]

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平台

Swift支持苹果操作系统(Darwin/macOSiOSiPadOStvOSwatchOSvisionOS)和LinuxWindowsAndroid系统。

Swift的一个设计关键在于,它能够与过去十几年的大量现有Objective-C代码(如Cocoa框架和Cocoa Touch框架)进行互操作。在苹果平台上,Swift与Objective-C运行时库连接,使得C、C++、Objective-C和Swift代码能在同一个程序中运行。

版本历史

更多信息 版本, 发布日期 ...
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特色

Swift取消了Objective-C的指针和其他不安全存取的使用,舍弃了Objective C早期套用Smalltalk风格的語法,全面改为句点表示法(dot-notation)。Swift具备类型推导(type inference)。同时,它提供了类似C++、C#中的命名空間(namespace)、泛型(generic)、运算符重载(operator overloading)。Swift被簡單的形容為 “沒有C的Objective-C”(Objective-C without the C)。[36]

類型和變量

在Cocoa與Cocoa Touch的環境下,许多共用的类都放在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(+)運算元作為頭等物件(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"

[37]

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。Swift語言延續這個傳統,但簡化為使用 let 關鍵字去設定常數(constant variable)。可变的(Mutable)对象使用 var 关键字,不可变的对象则适用let关键字。Swift语言使用類似C#Javascript的var定义变量,但特性又不盡相同。Swift不直接指派初始值給变量,变量无預設值,因此使用var变量之前必须先初始化,不然将发生編譯時期的錯誤。

为了方便使用,Swift提供Optional类型来宣告nil-free references。宣告Optional只需要在类型后面加上問號(?)即可。一旦var变量宣告为Optional的,其初始值就會被預設為nil。Optional本質上是enum,定义了None和Some两种类型,nil即是Optional.None。

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函数库、执行时期与部署

Swift在 Mac OS 和 iOS 平台可以和 Objective-C 使用相同的运行时(runtime),因此Swift 程序能运行在目前已存在的平台上,包括 iOS 6 和 OS X 10.8或更高的版本。[38] 更重要的, Swift 和 Objective-C 的代码可并存于同一程序代码, 这种延伸就如同 C 和 C++ 的关系一样。

为了吸引开发人员和复用已存在的代码,Xcode 6允许在 app target 导入 Objective-C 头文件供給 Swift 使用,通过 Objective-C 的桥接头文件(bridging header)来供给 Swift。当开发人员添加 Swift 文件到现有的 Objective-C应用程序时,Xcode自动建立相应的头文件。例如,一個 Swift 类 "MyClass" 可用于 Objective-C 的方式为

#import "MyClass-Swift.h".[39]

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内存管理

Swift使用自动引用计数(ARC)来管理内存。Apple以前要求在Objective-C中进行手动内存管理,但在2011年引入了ARC以简化内存管理。[40]在Objective-C中,强引用即为非ARC中的retain,而弱引用即为非ARC中的assign。不过,ARC的一个问题是可能创建一个强引用循环,即对象以一种可通过跟随引用来到达起始对象的方式互相引用(例如,A引用B,B引用A),这会导致它们不被释放而在内存中泄漏。Swift提供了关键字 weakunowned 来防止强引用循环。其中,weak 不能设定为可空类型,不能加上問號(?)或驚嘆號(!)。通常,父子关系会使用强引用,而子父关系会使用weak引用,其中父和子可以没有关联,或者使用unowned,其中子始终有父,但父可能没有子。弱引用必须是可选变量,因为它们可能会更改并变为nil[41]

类内的闭包也可以通过捕获self引用来创建强引用循环。可以使用capture list指示将self引用视为弱引用或无主引用。

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除錯以及其他元素

Xcode的除錯机制针对Swift语言提供REPL環境,可以利用Swift语法来evaluate或于其他程序互动,使Swift编程具有类似PythonRuby带有的交互性界面(Interactive Shell)等的特性而非传统的系统编程语言的交互特性。REPL进一步增强了Swift Playgrounds的功能,后者是在Xcode环境中运行的交互式视图,可以实时响应代码或调试器的变化。

类似 Objective-C之处

  • 基本數值型別(numeric types)大致相同(如Int, UInt, Float, Double
  • 大量的C 语言运算符被移出Swift, 例++ 与此同时引入了新运算符。
  • 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, 宣告陣列之後, 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Objective-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。
  • 支援面向对象(Object-oriented programming),即使Swift主張協定導向程式設計(Protocol-oriented programming)

不同于 Objective-C之处

  • 语句(statement)不需要用分号(;)結束,但分号可以作为一行上两个以上语句的分割符。
  • 不需要头文件(Header files)。
  • 注解方式 /* ... */ 嵌套,指注释里可以再有注释。
  • 強类型
  • 类型推论或隐含类型(Type inference)
  • 支持泛型編程
  • 函数成为第一等类型(first-class object),这意味着函数可以作为其他函数的参数和返回值。
  • 运算符重载。运算符可在类內重新定义。
  • 定义新的运算符。
  • 字符串全方面支持 Unicode
  • 规避了C語言家族的易错行为:
    • 不存在指针
    • 赋值语句没有返回值。若将if (i==0)誤寫成if (i=0),将造成编译時期錯誤。
    • switch 的区块内不需要使用 break 语句。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),否则将触发编译错误。
    • 变量和常量必须初始化才能使用,而且数组(array)的边界必须明确確認。
    • 溢位(overflows)的問題。C語言沒有強制整數型別(signed integers)的界限,常常在触发执行时期错误。Swift通过整数类型的max或min属性获取最大值或最小值。
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讨论

長達600多頁的 The Swift Programming Language 可以在iBooks免费下载。[42]

范例代码

Swift不需要引入头文件(header file)或main()函数,不需要在每一行语句(statement)结尾加上分號。

变量声明方式如下:

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

用 let 宣告常量方式如下:

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),因此数值和字符串之间必须显式类型转换(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*/

使用Unicode字符,例如在文本中放心添加有不同语言的文字:

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

相关条目

参考资料

外部链接

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