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[精校版]The Swift Programming Language

2024-07-12 17:39:58   230人阅读

通常来说，编程语言教程中的第一个程序应该在屏幕上打印“Hello, world”。在 Swift 中，可以用一行代码实现： 
  1. println("hello, world") 
 
如果你写过 C 或者 Objective-C 代码，那你应该很熟悉这种形式——在 Swift 中，这行代码就是一个完整的程序。你不需要为了输入输出或者字符串处理导入一个单独的库。全局作用域中的代码会被自动当做程序的入口点，所以你也不需要main函数。你同样不需要在每个语句结尾写上分号。
 
这个教程会通过一系列编程例子来让你对 Swift 有初步了解，如果你有什么不理解的地方也不用担心——任何本章介绍的内容都会在后面的章节中详细讲解。
 
 注意：为了获得最好的体验，在 Xcode 当中使用代码预览功能。代码预览功能可以让你编辑代码并实时看到运行结果。
 
简单值
使用let来声明常量，使用var来声明变量。一个常量的值在编译时并不需要获取，但是你只能为它赋值一次。也就是说你可以用常量来表示这样一个值：你只需要决定一次，但是需要使用很多次。
  1. var myVariable = 42 
  2. myVariable = 50 
  3. let myConstant = 42 
  
常量或者变量的类型必须和你赋给它们的值一样。然而，声明时类型是可选的，声明的同时赋值的话，编译器会自动推断类型。在上面的例子中，编译器推断出myVariable是一个整数（integer）因为它的初始值是整数。
 
如果初始值没有提供足够的信息（或者没有初始值），那你需要在变量后面声明类型，用冒号分割。
  1. let implicitInteger = 70 
  2. let implicitDouble = 70.0 
  3. let explicitDouble: Double = 70 
 
练习：创建一个常量，显式指定类型为Float并指定初始值为4。
 
值永远不会被隐式转换为其他类型。如果你需要把一个值转换成其他类型，请显式转换。
  1. let label = "The width is" 
  2. let width = 94 
  3. let widthLabel = label + String(width) 
  
练习：删除最后一行中的String，错误提示是什么？
 
有一种更简单的把值转换成字符串的方法：把值写到括号中，并且在括号之前写一个反斜杠。例如：
  1. let apples = 3 
  2. let oranges = 5 
  3. let appleSummary = "I have \(apples) apples." 
  4. let fruitSummary = "I have \(apples + oranges) pieces of fruit." 
 
练习：使用\()来把一个浮点计算转换成字符串，并加上某人的名字，和他打个招呼。
 
使用方括号[]来创建数组和字典，并使用下标或者键（key）来访问元素。
  1. var shoppingList = ["catfish", "water", "tulips", "blue paint"] 
  2. shoppingList[1] = "bottle of water" 
  3.   
  4. var occupations = [ 
  5.     "Malcolm": "Captain", 
  6.     "Kaylee": "Mechanic", 
  7. ] 
  8. occupations["Jayne"] = "Public Relations" 
  
要创建一个空数组或者字典，使用初始化语法。 
  1. let emptyArray = String[]() 
  2. let emptyDictionary = Dictionary<String, Float>() 
 
如果类型信息可以被推断出来，你可以用[]和[:]来创建空数组和空字典——就像你声明变量或者给函数传参数的时候一样。
  1. shoppingList = []   // 去逛街并买点东西 
 
控制流
使用if和switch来进行条件操作，使用for-in、for、while和do-while来进行循环。包裹条件和循环变量括号可以省略，但是语句体的大括号是必须的。 
  1. let individualScores = [75, 43, 103, 87, 12] 
  2. var teamScore = 0 
  3. for score in individualScores { 
  4.     if score > 50 { 
  5.         teamScore += 3 
  6.     } else { 
  7.         teamScore += 1 
  8.     } 
  9. } 
  10. teamScore 
 
在if语句中，条件必须是一个布尔表达式——像if score { ... }这样的代码是错误的。
 
你可以一起使用if和let来处理值缺失的情况。有些变量的值是可选的。一个可选的值可能是一个具体的值或者是nil，表示值缺失。在类型后面加一个问号来标记这个变量的值是可选的。
  1. var optionalString: String? = "Hello" 
  2. optionalString == nil 
  3.   
  4. var optionalName: String? = "John Appleseed" 
  5. var greeting = "Hello!" 
  6. if let name = optionalName { 
  7.     greeting = "Hello, \(name)" 
  8. } 
  
练习：把optionalName改成nil，greeting会是什么？添加一个else语句，当optionalName是nil时给greeting赋一个不同的值。
 
如果变量的可选值是nil，条件会判断为false，大括号中的代码会被跳过。如果不是nil，会将值赋给let后面的常量，这样代码块中就可以使用这个值了。
 
switch支持任意类型的数据以及各种比较操作——不仅仅是整数以及测试相等。
  1. let vegetable = "red pepper" 
  2. switch vegetable { 
  3. case "celery": 
  4.     let vegetableComment = "Add some raisins and make ants on a log." 
  5. case "cucumber", "watercress": 
  6.     let vegetableComment = "That would make a good tea sandwich." 
  7. case let x where x.hasSuffix("pepper"): 
  8.     let vegetableComment = "Is it a spicy \(x)?" 
  9. default: 
  10.     let vegetableComment = "Everything tastes good in soup." 
  11. } 
 
练习：删除default语句，看看会有什么错误？
 
运行switch中匹配到的子句之后，程序会退出switch语句，并不会继续向下运行，所以不需要在每个子句结尾写break。
 
你可以使用for-in来遍历字典，需要两个变量来表示每个键值对。 
  1. let interestingNumbers = [ 
  2.     "Prime": [2, 3, 5, 7, 11, 13], 
  3.     "Fibonacci": [1, 1, 2, 3, 5, 8], 
  4.     "Square": [1, 4, 9, 16, 25], 
  5. ] 
  6. var largest = 0 
  7. for (kind, numbers) in interestingNumbers { 
  8.     for number in numbers { 
  9.         if number > largest { 
  10.             largest = number 
  11.         } 
  12.     } 
  13. } 
  14. largest 
 
练习：添加另一个变量来记录哪种类型的数字是最大的。
 
使用while来重复运行一段代码直到不满足条件。循环条件可以在开头也可以在结尾。
  1. var n = 2 
  2. while n < 100 { 
  3.     n = n * 2 
  4. } 
  5. n 
  6.   
  7. var m = 2 
  8. do { 
  9.     m = m * 2 
  10. } while m < 100 
  11. m 
  
你可以在循环中使用..来表示范围，也可以使用传统的写法，两者是等价的：
  1. var firstForLoop = 0 
  2. for i in 0..3 { 
  3.     firstForLoop += i 
  4. } 
  5. firstForLoop 
  6.   
  7. var secondForLoop = 0 
  8. for var i = 0; i < 3; ++i { 
  9.     secondForLoop += 1 
  10. } 
  11. secondForLoop 
  
使用..创建的范围不包含上界，如果想包含的话需要使用...。
 
函数和闭包
使用func来声明一个函数，使用名字和参数来调用函数。使用->来指定函数返回值。 
  1. func greet(name: String, day: String) -> String { 
  2.     return "Hello \(name), today is \(day)." 
  3. } 
  4. greet("Bob", "Tuesday") 
 
练习：删除day参数，添加一个参数来表示今天吃了什么午饭。
 
使用一个元组来返回多个值。 
  1. func getGasPrices() -> (Double, Double, Double) { 
  2.     return (3.59, 3.69, 3.79) 
  3. } 
  4. getGasPrices() 
 
函数的参数数量是可变的，用一个数组来获取它们：
  1. func sumOf(numbers: Int...) -> Int { 
  2.     var sum = 0 
  3.     for number in numbers { 
  4.         sum += number 
  5.     } 
  6.     return sum 
  7. } 
  8. sumOf() 
  9. sumOf(42, 597, 12) 
  
练习：写一个计算参数平均值的函数。
 
函数可以嵌套。被嵌套的函数可以访问外侧函数的变量，你可以使用嵌套函数来重构一个太长或者太复杂的函数。
  1. func returnFifteen() -> Int { 
  2.     var y = 10 
  3.         func add() { 
  4.         y += 5 
  5.     } 
  6.     add() 
  7.     return y 
  8. } 
  9. returnFifteen() 
  
函数是一等公民，这意味着函数可以作为另一个函数的返回值。
  1. func makeIncrementer() -> (Int -> Int) { 
  2.     func addOne(number: Int) -> Int { 
  3.         return 1 + number 
  4.     } 
  5.     return addOne 
  6. } 
  7. var increment = makeIncrementer() 
  8. increment(7) 
 
函数也可以当做参数传入另一个函数。
  1. func hasAnyMatches(list: Int[], condition: Int -> Bool) -> Bool { 
  2.     for item in list { 
  3.         if condition(item) { 
  4.             return true 
  5.         } 
  6.     } 
  7.     return false 
  8. } 
  9. func lessThanTen(number: Int) -> Bool { 
  10.     return number < 10 
  11. } 
  12. var numbers = [20, 19, 7, 12] 
  13. hasAnyMatches(numbers, lessThanTen) 
  
函数实际上是一种特殊的闭包，你可以使用{}来创建一个匿名闭包。使用in来分割参数并返回类型。
  1. numbers.map({ 
  2.     (number: Int) -> Int in 
  3.     let result = 3 * number 
  4.     return result 
  5.     }) 
 
练习：重写闭包，对所有奇数返回0。
 
 有很多种创建闭包的方法。如果一个闭包的类型已知，比如作为一个回调函数，你可以忽略参数的类型和返回值。单个语句闭包会把它语句的值当做结果返回。
 
你可以通过参数位置而不是参数名字来引用参数——这个方法在非常短的闭包中非常有用。当一个闭包作为最后一个参数传给一个函数的时候，它可以直接跟在括号后面。
  1. sort([1, 5, 3, 12, 2]) { $0 > $1 } 
 
对象和类
使用class和类名来创建一个类。类中属性的声明和常量、变量声明一样，唯一的区别就是它们的上下文是类。同样，方法和函数声明也一样。 
  1. class Shape { 
  2.     var numberOfSides = 0 
  3.     func simpleDescription() -> String { 
  4.         return "A shape with \(numberOfSides) sides." 
  5.     } 
  6. } 
 
练习：使用let添加一个常量属性，再添加一个接收一个参数的方法。
 
要创建一个类的实例，在类名后面加上括号。使用点语法来访问实例的属性和方法。
  1. var shape = Shape() 
  2. shape.numberOfSides = 7 
  3. var shapeDescription = shape.simpleDescription() 
 
这个版本的Shape类缺少了一些重要的东西：一个构造函数来初始化类实例。使用init来创建一个构造器。
  1. class NamedShape { 
  2.     var numberOfSides: Int = 0 
  3.     var name: String 
  4.   
  5.     init(name: String) { 
  6.         self.name = name 
  7.     } 
  8.   
  9.     func simpleDescription() -> String { 
  10.         return "A shape with \(numberOfSides) sides." 
  11.     } 
  12. } 
  
注意：self被用来区别实例变量。当你创建实例的时候，像传入函数参数一样给类传入构造器的参数。每个属性都需要赋值——无论是通过声明（就像numberOfSides）还是通过构造器（就像name）。
 
如果你需要在删除对象之前进行一些清理工作，使用deinit创建一个析构函数。
 
子类的定义方法是在它们的类名后面加上父类的名字，用冒号分割。创建类的时候并不需要一个标准的根类，所以你可以忽略父类。
 
子类如果要重写父类的方法的话，需要用override标记——如果没有添加override就重写父类方法的话编译器会报错。编译器同样会检测override标记的方法是否确实在父类中。
  1. class Square: NamedShape { 
  2.     var sideLength: Double 
  3.   
  4.     init(sideLength: Double, name: String) { 
  5.         self.sideLength = sideLength 
  6.         super.init(name: name) 
  7.         numberOfSides = 4 
  8.     } 
  9.   
  10.     func area() ->  Double { 
  11.         return sideLength * sideLength 
  12.     } 
  13.   
  14.     override func simpleDescription() -> String { 
  15.         return "A square with sides of length \(sideLength)." 
  16.     } 
  17. } 
  18. let test = Square(sideLength: 5.2, name: "my test square") 
  19. test.area() 
  20. test.simpleDescription() 
  
练习：创建NamedShape的另一个子类Circle，构造器接收两个参数，一个是半径一个是名称，实现area和describe方法。
 
属性可以有 getter 和 setter 。
  1. class EquilateralTriangle: NamedShape { 
  2.     var sideLength: Double = 0.0 
  3.   
  4.     init(sideLength: Double, name: String) { 
  5.         self.sideLength = sideLength 
  6.         super.init(name: name) 
  7.         numberOfSides = 3 
  8.     } 
  9.   
  10.     var perimeter: Double { 
  11.     get { 
  12.         return 3.0 * sideLength 
  13.     } 
  14.     set { 
  15.                 sideLength = newValue / 3.0 
  16.     } 
  17.     } 
  18.   
  19.     override func simpleDescription() -> String { 
  20.         return "An equilateral triagle with sides of length \(sideLength)." 
  21.     } 
  22. } 
  23. var triangle = EquilateralTriangle(sideLength: 3.1, name: "a triangle") 
  24. triangle.perimeter 
  25. triangle.perimeter = 9.9 
  26. triangle.sideLength 
  
在perimeter的 setter 中，新值的名字是newValue。你可以在set之后显示的设置一个名字。
 
注意EquilateralTriangle类的构造器执行了三步：
1. 设置子类声明的属性值
2. 调用父类的构造器
3. 改变父类定义的属性值。其他的工作比如调用方法、getters和setters也可以在这个阶段完成。
 
如果你不需要计算属性但是需要在设置一个新值之前运行一些代码，使用willSet和didSet。
 
比如，下面的类确保三角形的边长总是和正方形的边长相同。
  1. class TriangleAndSquare { 
  2.     var triangle: EquilateralTriangle { 
  3.     willSet { 
  4.         square.sideLength = newValue.sideLength 
  5.     } 
  6.     } 
  7.     var square: Square { 
  8.     willSet { 
  9.         triangle.sideLength = newValue.sideLength 
  10.     } 
  11.     } 
  12.     init(size: Double, name: String) { 
  13.         square = Square(sideLength: size, name: name) 
  14.         triangle = EquilateralTriangle(sideLength: size, name: name) 
  15.     } 
  16. } 
  17. var triangleAndSquare = TriangleAndSquare(size: 10, name: "another test shape") 
  18. triangleAndSquare.square.sideLength 
  19. triangleAndSquare.triangle.sideLength 
  20. triangleAndSquare.square = Square(sideLength: 50, name: "larger square") 
  21. triangleAndSquare.triangle.sideLength 
  
类中的方法和一般的函数有一个重要的区别，函数的参数名只在函数内部使用，但是方法的参数名需要在调用的时候显式说明（除了第一个参数）。默认情况下，方法的参数名和它在方法内部的名字一样，不过你也可以定义第二个名字，这个名字被用在方法内部。
  1. class Counter { 
  2.     var count: Int = 0 
  3.     func incrementBy(amount: Int, numberOfTimes times: Int) { 
  4.         count += amount * times 
  5.     } 
  6. } 
  7. var counter = Counter() 
  8. counter.incrementBy(2, numberOfTimes: 7) 
 
处理变量的可选值时，你可以在操作（比如方法、属性和子脚本）之前加?。如果?之前的值是nil，?后面的东西都会被忽略，并且整个表达式返回nil。否则，?之后的东西都会被运行。在这两种情况下，整个表达式的值也是一个可选值。
  1. let optionalSquare: Square? = Square(sideLength: 2.5, name: "optional square") 
  2. let sideLength = optionalSquare?.sideLength 
 
枚举和结构体
使用enum来创建一个枚举。就像类和其他所有命名类型一样，枚举可以包含方法。
  1. enum Rank: Int { 
  2.     case Ace = 1 
  3.     case Two, Three, Four, Five, Six, Seven, Eight, Nine, Ten 
  4.     case Jack, Queen, King 
  5.     func simpleDescription() -> String { 
  6.         switch self { 
  7.         case .Ace: 
  8.             return "ace" 
  9.         case .Jack: 
  10.             return "jack" 
  11.         case .Queen: 
  12.             return "queen" 
  13.         case .King: 
  14.             return "king" 
  15.         default: 
  16.             return String(self.toRaw()) 
  17.         } 
  18.     } 
  19. } 
  20. let ace = Rank.Ace 
  21. let aceRawValue = ace.toRaw() 
  
练习：写一个函数，通过比较它们的原始值来比较两个Rank值。
 
在上面的例子中，枚举原始值的类型是Int，所以你只需要设置第一个原始值。剩下的原始值会按照顺序赋值。你也可以使用字符串或者浮点数作为枚举的原始值。
 
使用toRaw和fromRaw函数来在原始值和枚举值之间进行转换。
  1. if let convertedRank = Rank.fromRaw(3) { 
  2.     let threeDescription = convertedRank.simpleDescription() 
  3. } 
 
枚举的成员值是实际值，并不是原始值的另一种表达方法。实际上，如果原始值没有意义，你不需要设置。
  1. enum Suit { 
  2.     case Spades, Hearts, Diamonds, Clubs 
  3.     func simpleDescription() -> String { 
  4.         switch self { 
  5.         case .Spades: 
  6.             return "spades" 
  7.         case .Hearts: 
  8.             return "hearts" 
  9.         case .Diamonds: 
  10.             return "diamonds" 
  11.         case .Clubs: 
  12.             return "clubs" 
  13.         } 
  14.     } 
  15.   
  16. } 
  17. let hearts = Suit.Hearts 
  18. let heartsDescription = hearts.simpleDescription() 
  
练习：给Suit添加一个color方法，对spades和clubs返回“black”，对hearts和diamonds返回“red”。
 
注意：有两种方式可以引用Hearts成员：给hearts常量赋值时，枚举成员Suit.Hearts需要用全名来引用，因为常量没有显式指定类型。在switch里，枚举成员使用缩写.Hearts来引用，因为self的值已经知道是一个suit。已知变量类型的情况下你可以使用缩写。
 
使用struct来创建一个结构体。结构体和类有很多相同的地方，比如方法和构造器。它们结构体之间最大的一个区别就是 结构体是传值，类是传引用。
  1. struct Card { 
  2.     var rank: Rank 
  3.     var suit: Suit 
  4.     func simpleDescription() -> String { 
  5.         return "The \(rank.simpleDescription()) of \ 
  6.         (suit.simpleDescription())" 
  7.     } 
  8. } 
  9. let threeOfSpades = Card(rank: .Three, suit: .Spades) 
  10. let threeOfSpadesDescription = threeOfSpades.simpleDescription() 
 
练习：给Card添加一个方法，创建一副完整的扑克牌并把每张牌的rank和suit对应起来。
 
一个枚举成员的实例可以有实例值。相同枚举成员的实例可以有不同的值。创建实例的时候传入值即可。实例值和原始值是不同的：枚举成员的原始值对于所有实例都是相同的，而且你是在定义枚举的时候设置原始值。
 
例如，考虑从服务器获取日出和日落的时间。服务器会返回正常结果或者错误信息。
  1. enum ServerResponse { 
  2.     case Result(String, String) 
  3.     case Error(String) 
  4. } 
  5.   
  6. let success = ServerResponse.Result("6:00 am", "8:09 pm") 
  7. let failure = ServerResponse.Error("Out of cheese.") 
  8.   
  9. switch success { 
  10. case let .Result(sunrise, sunset): 
  11.     let serverResponse = "Sunrise is at \(sunrise) and sunset is at \(sunset)." 
  12. case let .Error(error): 
  13.     let serverResponse = "Failure...  \(error)" 
  14. } 
  
练习：给ServerResponse和switch添加第三种情况。
 
注意：如何从ServerResponse中提取日升和日落时间。
 
接口和扩展
使用protocol来声明一个接口。
  1. protocol ExampleProtocol { 
  2.     var simpleDescription: String { get } 
  3.     mutating func adjust() 
  4. } 
 
类、枚举和结构体都可以实现接口。
  1. class SimpleClass: ExampleProtocol { 
  2.     var simpleDescription: String = "A very simple class." 
  3.     var anotherProperty: Int = 69105 
  4.     func adjust() { 
  5.         simpleDescription += "  Now 100% adjusted." 
  6.     } 
  7. } 
  8. var a = SimpleClass() 
  9. a.adjust() 
  10. let aDescription = a.simpleDescription 
  11.   
  12. struct SimpleStructure: ExampleProtocol { 
  13.     var simpleDescription: String = "A simple structure" 
  14.     mutating func adjust() { 
  15.         simpleDescription += " (adjusted)" 
  16.     } 
  17. } 
  18. var b = SimpleStructure() 
  19. b.adjust() 
  20. let bDescription = b.simpleDescription 
  
练习：写一个实现这个接口的枚举。
 
注意：声明SimpleStructure时候mutating关键字用来标记一个会修改结构体的方法。SimpleClass的声明不需要标记任何方法因为类中的方法经常会修改类。
 
使用extension来为现有的类型添加功能，比如添加一个计算属性的方法。你可以使用扩展来给任意类型添加协议，甚至是你从外部库或者框架中导入的类型。 
  1. extension Int: ExampleProtocol { 
  2.     var simpleDescription: String { 
  3.     return "The number \(self)" 
  4.     } 
  5.     mutating func adjust() { 
  6.         self += 42 
  7.     } 
  8. } 
  9.  
  10. 7.simpleDescription 
 
练习：给Double类型写一个扩展，添加absoluteValue功能。
 
你可以像使用其他命名类型一样使用接口名——例如，创建一个有不同类型但是都实现一个接口的对象集合。当你处理类型是接口的值时，接口外定义的方法不可用。 
  1. let protocolValue: ExampleProtocol = a 
  2. protocolValue.simpleDescription 
  3. // protocolValue.anotherProperty  // Uncomment to see the error 
 
即使protocolValue变量运行时的类型是simpleClass，编译器会把它的类型当做ExampleProtocol。这表示你不能调用类在它实现的接口之外实现的方法或者属性。
 
泛型
在尖括号里写一个名字来创建一个泛型函数或者类型。
  1. func repeat<ItemType>(item: ItemType, times: Int) -> ItemType[] { 
  2.     var result = ItemType[]() 
  3.     for i in 0..times { 
  4.         result += item 
  5.     } 
  6.     return result 
  7. } 
  8. repeat("knock", 4) 
  
你也可以创建泛型类、枚举和结构体。
  1. // Reimplement the Swift standard library‘s optional type 
  2. enum OptionalValue<T> { 
  3.     case None 
  4.     case Some(T) 
  5. } 
  6. var possibleInteger: OptionalValue<Int> = .None 
  7. possibleInteger = .Some(100) 
  
在类型名后面使用where来指定一个需求列表——例如，要限定实现一个协议的类型，需要限定两个类型要相同，或者限定一个类必须有一个特定的父类。
  1. func anyCommonElements <T, U where T: Sequence, U: Sequence, T.GeneratorType.Element: Equatable, T.GeneratorType.Element == U.GeneratorType.Element> (lhs: T, rhs: U) -> Bool { 
  2.     for lhsItem in lhs { 
  3.         for rhsItem in rhs { 
  4.             if lhsItem == rhsItem { 
  5.                 return true 
  6.             } 
  7.         } 
  8.     } 
  9.     return false 
  10. } 
  11. anyCommonElements([1, 2, 3], [3]) 
  
练习：修改anyCommonElements函数来创建一个函数，返回一个数组，内容是两个序列的共有元素。
 
简单起见，你可以忽略where，只在冒号后面写接口或者类名。<T: Equatable>和<T where T: Equatable>是等价的。


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