Swift 概述

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按照惯例，学习一门新的编程语言，写的第一个程序就是在屏幕中打印出 “Hello, World”。在 Swift 中，只需要一行代码就可以搞定：

1. println("Hello, world")

如果你写过 C 或 Objective-C 代码，那么上面用 Swift 写的代码你看起来应该眼熟，上面这行代码就是一个完整的程序。不需要 import 某个库来处理输入 / 输出，或做字符处理。写在全局范围的代码会被认作程序的入口点，所以 main 函数不是必须的。在语句尾部也不需要写分号。

这里的概述通过向你展示如何完成各种编程任务，提供足够多的信息来开始写 Swift 代码。本节中介绍的某些内容如果你不理解，也不用担心，在本书的后续章节中会做详细的解释。

注意

为了最佳编程体验，在 Xcode 中以 playground 方式打开本章内容。Playground 允许我们边写代码边看结果。

打开 Playground

简单的值

使用 let 关键字声明一个常量，而变量的声明则用 var。虽然不需要知道常量在编译时期的值，但是需要给常量做一次确定的赋值。这意味着用常量来命名一个值时只能一次完成，不过可以在多个地方使用。

1. var myVariable = 42
2. myVariable = 50
3. let myConstant = 42

一个常量或变量的类型必须与你希望给其赋值的类型相同。不过我们不需要总是把类型明确的标示出来。当创建一个常量或变量时，编译器会推断出所提供值的类型。在上面的示例中，编译器推断出 myVariable 的类型是一个整型。因为它的初始值是整型。

如果初始值不能提供足够多的信息 (或者没有初始值)，可以在变量名后面指定具体的类型，类型与变量名之间用冒号分开。

1. let implicitInteger = 70
2. let implicitDouble = 70.0
3. let explicitDouble: Double = 70

实验

创建一个常量，其类型明确指定为 Float，并且初始值为 4。

值永远不会隐式的转换为另外一种类型。如果需要将值转换为另外一种不同的类型，需要根据所需类型创建一个实例。

1. let label = "The width is "
2. let width = 94
3. let widthLabel = label + String(width)

实验

将上面最后一行代码中的 String 移除，看看会出现什么错误？

在字符串中包含一个值还有更简单的方法：将值写在括弧中，然后在括弧前面写一个反斜线()。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."

实验

在一个字符串中利用 \\() 包含一个浮点计算，以及对某人的问候。

使用括号 ([]) 创建一个数组和字典，并通过索引或括号中的 key 来访问里面的元素。

1. var shoppingList = ["catfish", "water", "tulips", "blue paint"]
2. shoppingList[1] = "bottle of water"

4. var occupations = [
5. "Malcolm": "Captain",
6. "Kaylee": "Mechanic",
7. ]
8. occupations["Jayne"] = "Public Relations"

要创建一个空数组或字典，可以使用初始化语法。

1. let emptyArray = [String]()
2. let emptyDictionary = Dictionary<String, Float>()

如果编译器能够推断出相关的类型，那么可以用 [] 代表空数组，[:] 代表空字典 — 例如，当你要给一个变量设置新的值，或给函数传递一个参数时。

1. shoppingList = []   // 去购物吧

流程控制

条件表达式使用 if 和 switch 关键字，而循环语句可以使用关键字for-in, for, while 和 do-while。条件表达式和循环语句附近的扩或是可选的，而里面的内容则必须要使用括弧。

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，条件必须是布尔表达式 — 也就是说这样的代码 if score { ... } 是错误的，并不会隐式的比较为 0。

可以结合 if 和 let 一起使用，表示相关的值可能会缺失。这些相关的值表示可选的 (optional)。一个可选的值可以包含一个值，或者包含一个 nil (表示这个值缺失)。在值的类型后面写一个问号 (?) 表示这个值是可选的。

1. var optionalString: String? = "Hello"
2. optionalString == nil

4. var optionalName: String? = "John Appleseed"
5. var greeting = "Hello!"
6. if let name = optionalName {
7. greeting = "Hello, \(name)"
8. }

实验

将 optionalName 的值修改为 nil。看看得到什么结果？添加一个 else 分支，如果 optionalName 是 nil 时，设置不同的问候。

如果可选值是 nil'，条件表达式将是false，就不会执行括弧中的代码。否则，将会把值展开，并赋给let` 后面的常量，可以在后面的代码块中使用这个常量值。

switch 支持任意类型的数据，以及各种各样的比较操作 — 不限于整型和相等性检测。

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. }

实验

移除上面代码中的 default 分支。观察一下会发生什么？

在执行完匹配上的 case 之后，程序会退出 switch 语句，并不会接着执行后续的 case。所以在 case 语句代码的尾部不需要明确写上 break。

使用 for-in 可以迭代字典中的每一项，每次可以获得一对键值。

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

实验

添加另外一个变量来记录最大数字的类型。

使用 while 来重复执行代码块，直到条件发生改变。循环条件可以放在尾部，这样可以确保代码块至少运行一次。

1. var n = 2
2. while n < 100 {
3. n = n * 2
4. }
5. n

7. var m = 2
8. do {
9. m = m * 2
10. } while m < 100
11. m

在循环中可以使用索引 — 通过 ..< 设置索引的范围或明确的写出初始值、条件和增量。下面的两个循环结果是一样的：

1. var firstForLoop = 0
2. for i in 0..<4 {
3. firstForLoop += i
4. }
5. firstForLoop

7. var secondForLoop = 0
8. for var i = 0; i < 4; ++i {
9. secondForLoop += i
10. }
11. secondForLoop

使用 ..< 构建的范围忽略了上限值，而使用 ...<构建的范围则包括上限和下限值。

函数和闭包

使用 func 来声明一个函数。通过在函数名称后面的括弧中跟上参数列表，就可以对函数进行调用。

1. func greet(name: String, day: String) -> String {
2. return "Hello \(name), today is \(day)."
3. }
4. greet("Bob", "Tuesday")

实验

移除掉上面代码中的 day 参数，然后添加一个参数，用来在问候中包含今天的午餐。

使用一个元祖 (tuple) 可以从一个函数中返回多个值。

1. func getGasPrices() -> (Double, Double, Double) {
2. return (3.59, 3.69, 3.79)
3. }
4. getGasPrices()

函数同样可以接受可变参数，它会将这些参数封装进一个数组中。

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)

实验

写一个函数，用来计算出该函数中参数的平均值。

函数还可以嵌套。被嵌套的函数可以访问外部函数中定义的变量。我们可以用嵌套函数来编写长或复杂的代码。

1. func returnFifteen() -> Int {
2. var y = 10
3. func add() {
4. y += 5
5. }
6. add()
7. return y
8. }
9. returnFifteen()

swift 中的函数是 一等 (first-class) 类型。这就意味着一个函数可以将另外一个函数以值的方式返回。

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)

函数还可以当做参数传入到另外一个函数中。

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：可以在后面调用函数中的代码块。在闭包中的代码可以访问在创建闭包所在范围构建的内容，例如变量和函数，甚至是闭包在执行的时候可以访问不同范围的内容 — 例如上面介绍的嵌套函数。我们可以写没有名字的闭包，只需要将代码写在大括弧 ({}) 内即可。在闭包代码体内利用 in 关键字将参数和返回值与代码体分隔开。

1. numbers.map({
2. (number: Int) -> Int in
3. let result = 3 * number
4. return result
5. })

实验

重写上面的闭包代码，所有的奇数都返回 0。

有多种选择可以让编写的闭包代码更简洁。当已知闭包的类型时，例如调用一个 delegate，那么可以忽略掉它的参数和返回值。一行语句的闭包表示将返回语句的值。

1. let mappedNumbers = numbers.map({ number in 3 * number })
2. mappedNumbers

对参数的引用可以用参数的位置来代替参数的名称 — 这种方法在很短的闭包中非常有用。一个闭包以最后一个参数传递给某个函数时，这个闭包可以立即跟在括弧后面。

1. let sortedNumbers = sorted(numbers) { $0 > $1 }
2. sortedNumbers

对象和类

在 class 后面跟上类名就可以创建一个类。在类中，属性声明的写法与常量或者变量声明一样，唯一的区别就是它们的上下文处于类中。同样，函数和方法的声明也是一样的。

1. class Shape {
2. var numberOfSides = 0
3. func simpleDescription() -> String {
4. return "A shape with \(numberOfSides) sides."
5. }
6. }

实验

在上面的代码中用 let 添加一个常量属性，以及带一个参数的方法。

在类名后面跟上括弧就能创建一个类实例。使用 . 语法可以访问实例的属性和方法。

1. var shape = Shape()
2. shape.numberOfSides = 7
3. var shapeDescription = shape.simpleDescription()

上面的 Shape 类缺少一些重要的内容：当创建类实例时所需要进行的初始化工作。我们使用 init 可以创建一个。

1. class NamedShape {
2. var numberOfSides: Int = 0
3. var name: String

5. init(name: String) {
6. self.name = name
7. }

9. func simpleDescription() -> String {
10. return "A shape with \(numberOfSides) sides."
11. }
12. }

注意观察， init 中的 self 用来区分属性 name 和参数中的name。接收一个参数的初始化方法会在创建类的实例时被调用。每一个属性都需要被赋值 — 无论是在类中声明的 (例如 numberOfSides) 或者是在初始化方法中 (如 name)。

如果需要在对象销毁之前执行一些清理任务，可以利用实现一下 deinit 方法。

子类后面可以跟上父类，中间用冒号隔开。在 Swift 中不需要子类继承自某个标准的基类。所以根据需求，我们可以包含或者略去某个父类。

子类中的方法想要重写 (override) 父类中实现的方法，需要将其标记为 override — 如果重写了父类中的某个方法，但是没有 override 标记，编译器会检测出相关错误。另外如果在类中标记为 override 的方法，不存在于父类中，编译器同样会报错。

1. class Square: NamedShape {
2. var sideLength: Double

4. init(sideLength: Double, name: String) {
5. self.sideLength = sideLength
6. super.init(name: name)
7. numberOfSides = 4
8. }

10. func area() ->  Double {
11. return sideLength * sideLength
12. }

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()

实验

构建另外一个基于 NamedShape 的子类：Circle，它的初始化方法接收两个参数：半径和姓名。并实现 area 和 describe 两个方法。

除了简单属性的存储外，属性还可以有 getter 和 setter。

1. class EquilateralTriangle: NamedShape {
2. var sideLength: Double = 0.0

4. init(sideLength: Double, name: String) {
5. self.sideLength = sideLength
6. super.init(name: name)
7. numberOfSides = 3
8. }

10. var perimeter: Double {
11. get {
12. return 3.0 * sideLength
13. }
14. set {
15. sideLength = newValue / 3.0
16. }
17. }

19. override func simpleDescription() -> String {
20. return "An equilateral triangle 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

上面的代码中为 perimeter 编写了一个 setter，隐式的新值用命名为 newValue。在 set 后面可以写一个明确的名称在括号中。

注意 EquilateralTriangle 类的初始化方法中有 3 个不同的步骤：

  1. 设置这个子类中声明属性的值。
  2. 调用父类中的初始化方法。
  3. 修改父类中定义的属性值。此处可以做一些额外的工作，例如使用方法，getters 或 setters。

如果你不需要对属性做计算，但是又想在属性设置新值之前和之后执行一些代码，那么请使用 willSet 和 didSet。例如，下面这个类总是能够确保三角形的边长与正方形的边长相等。

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

类中的函数 (methods) 与普通方法 (functions) 有一个重要的区别。在普通方法中的参数名称只能用于方法内容，而类中函数的参数名称在调用该函数时需要用到 (除了第一个参数)。默认情况下，在调用函数或者函数内部时，，函数的参数名称与参数一样。当然，你可以指定另外一个名称，在函数内部使用。

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)

当使用可选值 (optional values) 时，可以在操作 (这些操作包括函数，属性和下标) 之前写一个 ?。如果 ? 前面的值是 nil，那么会忽略掉 ? 后面的所有内容，并且整个表达式的值为 nil，否则可选值将被展开运行，所有 ? 后面内容的运行结果将作为可选值。这两种情况下，整个表达式的值都是一个可选值。

1. let optionalSquare: Square? = Square(sideLength: 2.5, name: "optional square")
2. let sideLength = optionalSquare?.sideLength

枚举和结构体

使用关键字 enum 关键字来创建枚举。枚举跟类和其它命名类型一样，枚举中可以包含函数。

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()

实验

写一个方法对两个 Rank 的原始值进行对比。

在上面的示例中，枚举的原始值类型是 Int，所以只需要指定第一个原始值即可。剩余的原始值会按顺序被赋值。除了使用 Int 外，还可以使用字符串或浮点型当做枚举的原始值类型。

使用 toRaw 和 fromRaw 方法可以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. }

枚举的成员值就是其实际的值，并不需要为其写另外一个原始值。。实际上，如果原始值没有意义，那么可以不提供。

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. let hearts = Suit.Hearts
17. let heartsDescription = hearts.simpleDescription()

实验

给上面的 Suit 添加一个 color 方法，如果是 spades 和 clubs 则返回 “black”，如果是 hearts 和 diamonds 则返回 “red”。

注意观察上面代码中涉及到 Hearts 成员的两种使用方法：当给常量 hearts 赋值时，由于常量没有明确的指定类型，所以枚举成员变量 Suit.Hearts 的使用方式是全名引用。而在 switch 内部，通过 .Hearts 的方式引用枚举，这是因为里面的 self 值被当做 Suit 处理。当某个值的类型已知的情况下，可以在任意时候使用简写。

使用 sturct 来创建结构体。结构体支持的许多行为与类相似，，包括函数和初始化。结构体与类最重要的一个区别就是：在代码中传递结构体时，总是值传递，而类则是引用传递。

1. struct Card {
2. var rank: Rank
3. var suit: Suit
4. func simpleDescription() -> String {
5. return "The \(rank.simpleDescription()) of \(suit.simpleDescription())"
6. }
7. }
8. let threeOfSpades = Card(rank: .Three, suit: .Spades)
9. let threeOfSpadesDescription = threeOfSpades.simpleDescription()

实验

在 Card 中添加一个方法，以构建一副完整的扑克牌，每张牌由点数和花色构成。

一个枚举成员的实例可以有与实例相关的值。相同枚举成员的实例可以有不同的值。在创建实例时，我们提供相关的值即可。实例相关的值与原始值是不同的：对于同一个枚举成员的所有实例来说，它们的原始值都是相同的，这些原始值是在定义枚举的时候提供的。

例如，我们从服务器上请求日出和日落的时间。服务器要么返回相关正确信息，要么返回一些错误信息。

1. enum ServerResponse {
2. case Result(String, String)
3. case Error(String)
4. }

6. let success = ServerResponse.Result("6:00 am", "8:09 pm")
7. let failure = ServerResponse.Error("Out of cheese.")

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. }

实验

给 ServerResponse 和 switch 添加第三个 case。

注意观察上面的代码中，ServerResponse 作为 switch case 匹配值的一部分，我们是如何从 ServerResponse 中提取出 日出和日落时间的。

协议和扩展

使用 protocol 关键字来声明一个协议。

1. protocol ExampleProtocol {
2. var simpleDescription: String { get }
3. mutating func adjust()
4. }

类，枚举和结构体都可以遵循协议。

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

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

实验

参考上面的代码，写一个遵循 ExampleProtocol 协议的枚举。

注意在上面声明 SimpleStructure 代码中使用了 mutating 关键字，用来对某个方法做出标记，表示其修改了结构。而 SimpleClass 不需要对其中的函数做出这样的标记，因为在类中的方法可以总是对类做出修改。

使用 extension 关键字可以给已存在的类型添加功能，例如添加一个新的函数和对属性做出计算处理。通过extension，你可以给某个类型添加一个遵循的协议，这个类型可以是在任何地方声明的，也可以是从某个库或者 framework 中导入的。

1. extension Int: ExampleProtocol {
2. var simpleDescription: String {
3. return "The number \(self)"
4. }
5. mutating func adjust() {
6. self += 42
7. }
8. }
9. 7.simpleDescription

实验

给 Double 类型写一个 extension，添加一个 absoluteVule 属性。

你可以像使用其它类型一样使用协议名称 — 例如，创建一个不同类型，但又都遵循单个协议的对象的集合。当使用协议定义的值时，超出协议所定义的方法是不可用的。

1. let protocolValue: ExampleProtocol = a
2. protocolValue.simpleDescription
3. // protocolValue.anotherProperty  // Uncomment to see the error

虽然 protocolValue 拥有一个 SimpleClass 的运行时类型，但是编译器依旧根据指定的 ExampleProtocol 类型来处理。这就意味着你不能用其访问在类中实现，而没有在协议中声明的方法或属性。

泛型

在尖括弧里面写一个名称就能构建一个泛型函数或类型。

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)

我们不仅可以构建泛型函数和方法，还可以是泛型类、枚举和结构体。

1. // 重新实现了 Swift 标准库中的可选类型
2. enum OptionalValue<T> {
3. case None
4. case Some(T)
5. }
6. var possibleInteger: OptionalValue<Int> = .None
7. possibleInteger = .Some(100)

在类型名称后面可以使用 where 指定需求列表 — 例如，要求类型实现一个协议，要求两个类型都是相同的，或者要求一个类是继承自某个特定的类。

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])

实验

修改 anyCommonElements 方法，让其返回一个数组，该数组中的值同时存在于两个序列中。

在编写简单的类时，可以忽略掉 where 关键字，只需要将协议或类名跟在一个冒号后面即可。例如 <T: Equatable> 的写法与 <T where T: Equatable> 一样。