用 Swift 来写命令行程序

作者：Joe，原文链接，原文日期：2015-12-28
译者：aaaron7；校对：Cee；定稿：littledogboy

这是探索 Swift 写 Linux 程序的系列文章中的一篇。

在上一个例子中，我们通过组合使用 popen 和 wget 命令来调用自然语言翻译服务，来实现像 Google 翻译那样的翻译功能。本文的程序会基于之前我们已经完成的工作来进行。但与之前每次执行都只能翻译一句话所不同的是，这次我们要实现一个具备交互功能的 shell 程序，来翻译在控制台输入的每一句话。像下面的截图一样：

Translate all the things!

翻译程序会显示它接受什么语言（源语言）以及翻译的目标语言。比如：

en->es 英语翻译为西班牙语
es->it 西班牙语翻译为意大利语
it->ru 意大利语翻译为俄罗斯语

翻译程序默认是 en->es，并提供了两个命令：to 和 from 来实现语言的切换。比如，输入 to es 将会把翻译的目标语言设置为西班牙语。输入 quit 可以退出程序。

如果用户输入的字符串不是命令的话，翻译程序会把输入逐字地发送到翻译的 web 服务。然后把返回的结果打印出来。

需要注意的几点

如果你是系统或者运维程序员，并且以前也没接触过 Swift 的话，下面是一些你在代码里需要注意的事情。我想你会发现 Swift 为两种类型的工程师都提供了很多有用的特性，并且会成为 Linux 开发体系中一股很受欢迎的新力量。

let variable = value 常量赋值
元组（tuples）
switch-case 支持字符串
switch-case 使用时必须包含所有情况（逻辑完备性）
计算型属性
import Glibc 可以导入标准的 C 函数
guard 语句
可以使用 NSThread 和 NSNotificationCenter 这些苹果的 Foundation 框架中的类。
在不同的线程或不同的对象里通过发送消息来触发特定代码的执行

程序设计

我们的翻译程序可以拆分成一个主程序、两个类以及一个 globals.swift 文件。如果你打算跟着做，那你应该使用 Swift 的包管理器，然后调整你的目录结构为下面这样：

translator/Sources/main.swift
          /Sources/CommandInterpreter.swift
          /Sources/...
          /Package.swift

main.swift 文件是 Swift 应用程序的入口并且应该是唯一一个包含可执行代码的文件（在这里，像「变量赋值」，或者「声明一个类」不属于「可执行的代码」）。

main.swift：

import Foundation
import Glibc
 
let interpreter = CommandInterpreter()
let translator  = Translator()
 
// Listen for events to translate
nc.addObserverForName(INPUT_NOTIFICATION, object:nil, queue:nil) {
  (_) in
  let tc = translationCommand
  translator.translate(tc.text, from:tc.from, to:tc.to){
    translation, error in
    guard error == nil && translation != nil else {
      print("Translation failure:  \(error!.code)")
      return
    }
    print(translation!)
  }
}
 
interpreter.start()
 
select(0, nil, nil, nil, nil)

上面的代码表示我们的程序不接受命令行参数。具体的流程说明：

分别创建 CommandInterpreter 和 Translator 类的实例
为 InputNotification 通知添加观察者（这里用到的常量 INPUT_NOTIFICATION 常量定义在 globals.swift）
添加当收到通知的时候要执行的代码
调用 Interpreter 类实例的 start 方法
调用 select 来实现当程序有其他线程在运行的时候，锁定主线程。（译注：也就是防止主线程提前结束）

CommandInterpreter 类

CommandInterpreter 类主要负责从终端读入输入的字符串，并且分析输入的类型并分别进行处理。考虑到你可能刚接触 Swift，我在代码里对涉及到语言特性的地方进行了注释。

// Import statements
import Foundation
import Glibc
 
// Enumerations
enum CommandType {
case None
case Translate
case SetFrom
case SetTo
case Quit
}
 
// Structs
struct Command {
  var type:CommandType
  var data:String
}
 
// Classes
class CommandInterpreter {
 
  // Read-only computed property
  var prompt:String {
    return "\(translationCommand.from)->\(translationCommand.to)"
  }
 
  // Class constant
  let delim:Character = "\n"
 
  init() {
  }
 
  func start() {
    let readThread = NSThread(){
      var input:String    = ""
      
      print("To set input language, type 'from LANG'")
      print("To set output language, type 'to LANG'")
      print("Type 'quit' to exit")
      self.displayPrompt()
 
      while true {
        let c = Character(UnicodeScalar(UInt32(fgetc(stdin))))
        if c == self.delim {
          let command = self.parseInput(input)
          self.doCommand(command)
          input = "" // Clear input
          self.displayPrompt()
        } else {
          input.append(c)
        }
      }
    }
    
    readThread.start()
  }
 
  func displayPrompt() {
    print("\(self.prompt):  ", terminator:"")
  }
 
  func parseInput(input:String) -> Command {
    var commandType:CommandType
    var commandData:String = ""
    
    // Splitting a string
    let tokens = input.characters.split{$0 == " "}.map(String.init)
 
    // guard statement to validate that there are tokens
    guard tokens.count > 0 else {
      return Command(type:CommandType.None, data:"")
    }
 
    switch tokens[0] {
    case "quit":
      commandType = .Quit
    case "from":
      commandType = .SetFrom
      commandData = tokens[1]
    case "to":
      commandType = .SetTo
      commandData = tokens[1]
    default:
      commandType = .Translate
      commandData = input
    }
    return Command(type:commandType,data:commandData)
  }
 
  func doCommand(command:Command) {
    switch command.type {
    case .Quit:
      exit(0)
    case .SetFrom:
      translationCommand.from = command.data
    case .SetTo:
      translationCommand.to   = command.data
    case .Translate:
      translationCommand.text = command.data
      nc.postNotificationName(INPUT_NOTIFICATION, object:nil)   
    case .None:
      break
    }
  }
}

CommandInterpreter 类的实现逻辑非常直观。当 start 函数被调用的时候，通过 NSThread 来创建一个线程，线程中再通过 blockfgetc 的回调参数 stdin 来获取终端的输入。当遇到换行符 RETURN（用户按了回车）后，输入的字符串会被解析并映射成一个 Command 对象。然后传递给 doCommand 函数进行剩下的处理。

我们的 doCommand 函数就是一个简单的 switch-case 语句。对于 .Quit 命令则就简单调用 exit(0) 来终止程序。.SetFrom 和 .SetTo 命令的功能是显而易见的。当遇到 .Translate 命令时，Foundation 的消息系统就派上用场了。doCommand 函数自己并不完成任何的翻译功能，它只是简单的发送一个应用程序级别的消息，也就是 InputNotification。任何监听这个消息的代码都会被调用（比如我们之前的主线程）：

// Listen for events to translate
nc.addObserverForName(INPUT_NOTIFICATION, object:nil, queue:nil) {
  (_) in
  let tc = translationCommand
  translator.translate(tc.text, from:tc.from, to:tc.to){
    translation, error in
    guard error == nil && translation != nil else {
      print("Translation failure:  \(error!.code)")
      return
    }
    print(translation!)
  }
}

我在这篇文章中提到，在对 NSNotification 的 userInfo 字典做类型转换时会有一个 SILGen 的闪退 crash，在这里我们用一个叫做 translationCommand 的全局变量来绕过这个 crash。在这段代码里：

为了代码的简洁，把 translationCommand 的内容赋值给 tc
调用 Translator 对象的 translate 方法，并传入相关的参数
实现翻译完成后的回调
用一个 Swift 漂亮的 guard 语句来检测是否有错并返回
打印出翻译的文本

Translator

Translator 类最开始是在这篇文章中介绍的，我们在这里直接重用：

import Glibc
import Foundation
import CcURL
import CJSONC
 
class Translator {
 
  let BUFSIZE = 1024
 
  init() {
  }
 
  func translate(text:String, from:String, to:String,
                        completion:(translation:String?, error:NSError?) -> Void) {
 
    let curl = curl_easy_init()
 
    guard curl != nil else {
      completion(translation:nil,
                 error:NSError(domain:"translator", code:1, userInfo:nil))
      return
    }
 
    let escapedText = curl_easy_escape(curl, text, Int32(strlen(text)))
 
    guard escapedText != nil else {
      completion(translation:nil,
                 error:NSError(domain:"translator", code:2, userInfo:nil))
      return
    }
    
    let langPair = from + "%7c" + to
    let wgetCommand = "wget -qO- http://api.mymemory.translated.net/get\\?q\\=" + String.fromCString(escapedText)! + "\\&langpair\\=" + langPair
    
    let pp      = popen(wgetCommand, "r")
    var buf     = [CChar](count:BUFSIZE, repeatedValue:CChar(0))
    
    var response:String = ""
    while fgets(&buf, Int32(BUFSIZE), pp) != nil {
      response = response + String.fromCString(buf)!
    }
    
    let translation = getTranslatedText(response)
 
    guard translation.error == nil else {
      completion(translation:nil, error:translation.error)
      return
    }
 
    completion(translation:translation.translation, error:nil)
  }
 
  private func getTranslatedText(jsonString:String) -> (error:NSError?, translation:String?) {
 
    let obj = json_tokener_parse(jsonString)
 
    guard obj != nil else {
      return (NSError(domain:"translator", code:3, userInfo:nil),
             nil)
    }
 
    let responseData = json_object_object_get(obj, "responseData")
 
    guard responseData != nil else {
      return (NSError(domain:"translator", code:3, userInfo:nil),
              nil)
    }
 
    let translatedTextObj = json_object_object_get(responseData,
                                                   "translatedText")
 
    guard translatedTextObj != nil else {
      return (NSError(domain:"translator", code:3, userInfo:nil),
              nil)
    }
 
    let translatedTextStr = json_object_get_string(translatedTextObj)
 
    return (nil, String.fromCString(translatedTextStr)!)
           
  }
 
}

整合各个部分

要把上面介绍的组件结合到一起，我们还需要创建额外的两个文件：globals.swift 和 Package.swift。

globals.swift：

import Foundation
 
let INPUT_NOTIFICATION   = "InputNotification"
let nc = NSNotificationCenter.defaultCenter()
 
struct TranslationCommand {
  var from:String
  var to:String
  var text:String
}
 
var translationCommand:TranslationCommand = TranslationCommand(from:"en",
                                                               to:"es",
                                                               text:"")

Package.swift：

import PackageDescription
 
let package = Package(
  name:  "translator",
  dependencies: [
    .Package(url:  "https://github.com/iachievedit/CJSONC", majorVersion: 1),
    .Package(url:  "https://github.com/PureSwift/CcURL", majorVersion: 1)
  ]
)

如果一切都配置正确的话，最后执行 swift build，一个极具特色的翻译程序就完成了。

swift build
Cloning https://github.com/iachievedit/CJSONC
Using version 1.0.0 of package CJSONC
Cloning https://github.com/PureSwift/CcURL
Using version 1.0.0 of package CcURL
Compiling Swift Module 'translator' (4 sources)
Linking Executable:  .build/debug/translator

如果你打算从现成的代码开始学习，可以从 Github 上获取本站的代码，然后找到 cmdline_translator 目录。

试试自己动手

现在的翻译程序还有很多可以优化的地方。下面是一个你可以尝试的列表：

接受命令行参数来设置默认的源语言和目标语言
接受命令行参数来实现非交互模式
添加 swap 命令来交换源语言和目标语言
添加 help 命令
整合 from 命令和 to 命令。实现一行可以同时设置两者，比如 from en to es
现在当输入 from 命令和 to 命令时，没有同时输入对应的语言时会崩溃，修复这个BUG
实现对转义符 \ 的处理，实现程序的“命令”也可以被翻译（比如退出命令：quit）
通过 localizedDescription 对错误提示添加本地化的支持
在 Translator 类中实现但有错误发生时，通过 throws 来处理异常

结束语

我从来不掩饰我是一个狂热的 Swift 爱好者，我坚信它很可能既能像 Perl、Python 和 Ruby 这样语言一样出色的完成运维工作，也能像 C、C++ 和 Java 一样出色的完成系统编程的任务。我知道现在和那些个单文件脚本语言相比，Swift 比较蛋疼的一点就是必须得编译成二进制文件。我真诚的希望这一点能够改善，这样我就能不再关注语言层面的东西而是去做一些新，酷酷的东西。一些朋友已经在 Swift 的邮件列表中讨论这一点，具体可以看这个帖子。

本文由 SwiftGG 翻译组翻译，已经获得作者翻译授权，最新文章请访问 http://swift.gg。