swift 新功能介绍

原文链接：http://www.cocoachina.com/applenews/devnews/2014/0617/8857.html

如果你和我一样，准备好好看看苹果的 Keynote，兴奋地准备开始尝试一些新的 API，结果你听到最多的是一门新的语言：Swift！你突然被告知，这不是 Objective-C的扩展，而是一门完完全全新的语言。你是会激动呢，还是高兴，抑或头脑一片空白？

 

Swift 将会完全改变我们写 iOS 和 Mac 应用的方式，在这片文章里，我概括了这门语言的一些要点，并和 Objective-C 里面相应部分做了对比。

 

注意：这不是 Swift 的入门读物，苹果已经发布了一本很全面的  Swift Programming Language，我强烈建议你先读它。这篇文章只会讨论一些特别 cool、值得玩味的知识点。

 

类型

第一个重大的事情是 Swift 提供了类型推断 ( type inference)。如果语言本身可以推断类型，那么开发者就再也不必声明每一个变量的类型了。编译器可以搞定这件事，如下面的例子，编译器可以自动把变量类型设为 String：

// automatically inferred
var name1 = "Matt"
// explicit typing (optional in this case)
var name2: String = "Matt"

与类型推断相伴而来的，Swift 提供了类型安全的保证 ( type safety)。在 Swift 中，编译器（大部分情况如此，偶有例外）知道一个对象的完整类型，这让它可以做决定来怎么编译代码。

 

这和 Objective-C 是大相径庭的，Objective-C 是一门非常动态的语言，在编译期对象的类型并不完全清楚，部分原因是因为，你可以在运行时给既存的类型增加新的方法、增加一个完整的新类、甚至改变一个实例的类型。

 

让我们看一个具体的例子，下面的 Objective-C 代码：

Person *matt = [[Person alloc] initWithName: @"Matt Galloway"];
[matt sayHello];

当编译器看到 sayHello 被调用的时候，它能够检查头文件里面是否有这个方法的声明，如果没有则编译会出错，但是它能做的仅此而已。这通常情况下是足够了，能够用来发现问题最先出现的地方，以及出现的打字错误。但是因为动态性，编译器不知道 sayHello 是否会在运行时被修改或者一直存在。譬如，它可能是某个协议的一个可选方法（记住 respondsToSelector: 检查）。

 

因为不是强类型的，所以 Objective-C 编译器能做的就比较有限，无法在方法调用的时候进行一些优化。众所周知，方法调用都是通过 objc_msgSend 来动态 dispatch 的，你应该在 backtrace 里看到过。对这个函数而言，选择器的实现会经过查找和跳转两步，我们不可否认这会增加额外开销和复杂度。

 

我们再来看看 Swift 怎样完成同样的事情：

var matt = Person(name: "Matt Galloway");
matt.sayHello()

在 Swift 中，编译器知道更多类型信息，它能确切地知道 sayHello 在哪里被定义。因此，它能做一些优化而直接跳转到方法的实现入口，而不必经由动态 dispatch。在其他语言中，可能会通过 vtable 来进行 dispatch，这会比 Objective-C 采用的动态 dispatch 代价稍小一些，C++ 的虚函数就是这样做的。

 

在 Swift 中，编译器能提供更多帮助。他能阻止模糊类型带来的 bug，也能通过编译优化让你的代码跑得更快。

 

泛型

另一个重大的功能就是泛型。如果你对 C++ 比较熟悉，那你可能觉得泛型 (generic) 和模板 (templates) 比较像。因为 Swift 有严格的类型限制，你声明一个函数的时候，对于它的参数必须指明确定的类型。但有时候你对于不同的数据类型，可能都需要相似的功能。

 

一个例子是通常非常有用的数据结构 Pair，你需要将一对值存放在一起。对于整数，你可以这么干：

struct IntPair {
    let a: Int!
    let b: Int!
    init(a: Int, b: Int) {
        self.a = a
        self.b = b
    }
    func equal() -> Bool {
        return a == b
    }
}
let intPair = IntPair(a: 5, b: 10)
intPair.a   // 5
intPair.b   // 10
intPair.equal()  // false

看起来还比较有用。但是现在你想让它也能用在浮点数上，你可能就需要再定义一个 FloatPair 的类，这看起来就有点丑陋了。这时候泛型就能派上用场了，与再定义一个新的类相比，你也可以：

struct Pair {
    let a: T!
    let b: T!
    init(a: T, b: T) {
        self.a = a
        self.b = b
    }
    func equal() -> Bool {
        return a == b
    }
}
let pair = Pair(a: 5, b: 10)
pair.a  // 5
pair.b  // 10
pair.equal()  // false

let floatPair = Pair(a: 3.14159, b: 2.0)
floatPair.a   // 3.14159
floatPair.b   // 2.0
floatPair.equal() // false

这就相当有用了！可能这还不够清楚说明你现在为什么要使用这一功能，但是相信我：机会无限！你很快就会在你的代码中用到它了。

 

容器

你应该已经明白并且喜欢使用 NSArray,NSDictionary 以及他们的可修改版本了，现在你会看到他们在 Swift 中的等价物。幸运的是，他们非常相像，你可以这样来声明一个数组和字典：

let array = [1, 2, 3, 4]
let dictinary = ["dog": 1, "elephant": 2]

这对你来说应该再熟悉不过，只是有些许差异：在 Objective-C 中，只要你愿意，数组和字典中可以放入任何类型的对象，但是在 Swift 里面，数字和字典必须指定数据类型，这都是通过前面所讲的泛型实现的。

 

上面的两个变量也可以这样定义，带上类型信息（记住：尽管你不必这么做）：

let array: Array = [1, 2, 3, 4]
let dictinary: Dictionary = ["dog": 1, "elephant": 2]

注意看在定义哪些类型可以放入容器时，泛型的使用。对于数组还有一个简略的形式，看起来可读性更好，但本质上是做同样的事情：

let array: Int[] = [1, 2, 3, 4]

注意：现在会禁止任何 Int 之外的实例加入这个数组。这听起来不那么方便，但是毋庸置疑地有用：你的 API 再也不用长篇累牍地解释它返回的数组中会保存什么内容，或者一个属性里面能够保存什么内容，你可以把这些问题交给编译器，由它来进行前期的错误检查和优化，是更明智的做法。

 

可变性

Swift 中的容器的一个有意思的地方就是它的可变性。与 Objective-C 不一样，Array 和 Dictionary 并不存在一个可变版本，你只能通过 let 和 var 来区分它们。对于那些还没有读过原书，或者还未深入 Swift 的读者（我建议你们读一下，尽快！），只需要知道 let 用来声明常量，var 用来声明变量。let 有点类似于 C/C++/Objective-C 中的 const。

 

用 let 声明的容器无法改变它的大小，也就是说不能调用追加和删除方法，如果你这样做，就会得到类似错误：

let array = [1, 2, 3]
array.append(4)
// error: immutable value of type 'Array' only has mutating members named 'append'

这同样适用于字典类。这导致编译器可以推导集合的性质并做适当优化。比如，如果大小不能改变，那么已经保存的值就永远不用考虑重新分配以接纳新值。所以，对于不会发生变化的集合对象，总是使用 let 来声明是一种很好地做法。

 

字符串

Objective-C 中的字符串是众所周知的难用，就算只是连接字符串，代码也是非常冗长，例如：

Person *person = ...;

NSMutableString *description = [[NSMutableString alloc] init];
[description appendFormat:@"%@ is %i years old.", person.name, person.age];
if (person.employer) {
  [description appendFormat:@" They work for %@.", person.employer];
} else {
  [description appendString:@" They are unemployed."];
}

这种代码太啰嗦了，里面包含了太多与目的无关的字符。同样的事情 Swift 里面做起来就是这样：

var description = ""
description += "\(person.name) is \(person.age) years old."
if person.employer {
    description += " They work for \(person.employer)."
} else {
    description += " They are unemployed."
}

清晰许多！注意格式化一个字符串的方法，你现在也可以通过 += 操作符来连接简单连接两个字符串，这都简洁太多，并且，也没有可变、不可变两种字符串存在。

 

Swift 另一个非常好的增强是字符串比较。你应该知道，Objective-C 中使用 == 操作符并不能比较两个字符串是否相等，你必须使用 isEqualToString: 这个方法，这是因为 == 只是比较两个指针是否相等。Swift 抛弃了这些概念，让你直接通过 == 操作符来直接比较内容是否相等，这也意味着字符串也可以用到 switch 语句中，下一节会介绍更多相关内容。

 

最后一则好消息就是 Swift 原生支持所有 Unicode 字符，你可以在字符串中使用任何 Unicode 代码点，甚至在函数名和变量名中，如果你愿意，你可以给一个函数命名为（pile of poo!）。

 

对 Unicode 支持的另一个非常方便的地方，就是提供了内建方法，来计算一个字符串的真实长度。一旦支持全范围的 Unicode 字符，字符串长度的计算就不再是一件简单的事情。在 UTF8 字符串里，你不能把字节数当成字符串长度，因为有些字符会占用超过一个字节的空间。在 Objective-C 中，NSString 总是按照 UTF16 来计算长度，把每两个字节当成一个字符，但技术上说这并不总是正确的，因为有些 Unicode 字符会占用 2 个以上的字节。

 

幸运的是，Swift 提供了一个非常方便的函数来计算代码点的真实个数，这就是名叫 countElements 的顶级函数。你可以像这样来使用它：

var poos = "????????"
countElements(poos) // 2

但这也并不是对所有情况都成立，它仅仅只统计了一下 Unicode 代码点的个数，并没有考虑引起字符变化的特殊情形。例如，你可以加一个元音符号到一个前缀字符上，这时候 countElements 会认为是两个字符，而实际上看起来只有一个字符：

var eUmlaut = "e\u0308" // ë
countElements(eUmlaut) // 2

说一千道一万，我想你肯定会赞成，相比 Objective-C，Swift 中的字符串好用太多！

 

Switch 语句

我想讲的最后一件事情就是 switch 语句，与 Objective-C 相比，Swift 对它做了彻底的改进。这是一件很有意思的事情，因为涉及到一些东西，如果不从根本上打破 Objective-C 是 C 的严格超集这一事实，就无法加入到 Objective-C 中去。

 

第一个让人兴奋的点是 switch 可以用到字符串上了，这可能是你以前想做但做不到的。在 Objective-C 中，你只能通过大量的 if 语句和 isEqualToString 组合来达到类似效果，例如：

if ([person.name isEqualToString:@"Matt Galloway"]) {
  NSLog(@"Author of an interesting Swift article");
} else if ([person.name isEqualToString:@"Ray Wenderlich"]) {
  NSLog(@"Has a great website");
} else if ([person.name isEqualToString:@"Tim Cook"]) {
  NSLog(@"CEO of Apple Inc.");
} else {
  NSLog(@"Someone else);
}

这样的代码可读性太差，并且有太多的字符要敲入。而同样的事情，在 Swift 中则：

switch person.name {
  case "Matt Galloway":
    println("Author of an interesting Swift article")
  case "Ray Wenderlich":
    println("Has a great website")
  case "Tim Cook":
    println("CEO of Apple Inc.")
  default:
    println("Someone else")
}

除了字符串上的 switch 之外，还有一些有意思的地方需要注意。这里没有任何 break，这是因为 case 并不会一直执行下去，碰到下一个 case 的时候自动就退出了，这样可以减少好多不小心引发的 Bug！

 

下面的 switch 语句可能会让你头脑发蒙，请做好准备：

switch i {
case 0, 1, 2:
    println("Small")
case 3...7:
    println("Medium")
case 8..10:
    println("Large")
case _ where i % 2 == 0:
    println("Even")
case _ where i % 2 == 1:
    println("Odd")
default:
    break
}

首先，这里出现了一个 break 语句。这是因为 switch 需要完全穷举，比如需要处理所有分支。在这里，我们默认是什么都不做，所以使用 break 来明确声明这一意图。

 

其次，这里有... 和..，这两个用来定义范围的操作符。前一个表示闭区间（包含最右边的边界值），而后一个则表示开区间（不包含最右边的边界值），这将会带来难以置信的便利。

 

最后，可以直接把 case 的分支变量作为计算的输入。以上为例，如果一个数字不在 0-10 范围内，那么对于偶数会打印「Even」，而对于奇数则会打印出「Odd」。神奇到爆，有没有！

 

接下来

希望这篇文章能让你初尝 Swift 的滋味，也能让你明白后面蕴藏了多少宝藏，但是还有更多事情要做，我强烈赞成你去读一下苹果公司的书，看看其他文档，以帮助你来深入学习这门语言——你迟早需要这么做！