The Swift Programming Language学习笔记一——初见Swift

分类：Swift作者：编程之家用户

Swift初见

从本文开始，我们开始学习Swift语言。参照的是苹果公司发布的The Swift Programming Language，目前的最新语言版本是2.1，此外全文可以在iBooks上搜索The Swift Programming Language下载后查阅。

中文版本可以参照swiftguide，同样在iBooks上有下载，但不一定是最新的，网页版保持与苹果官方文档最新。

下面是其他一些有用的参考，苹果官方实时保持更新。

本文首先初步了解下Swift。使用Xcode中的Playground进行代码编写和实时预览。

print("Hello,world!")

上面的代码就是Swift版本的Hello World。这就是一个完整的程序，并不需要像其他语言一样需要导入输入输出库等，全局作用域中的代码将自动作为程序的入口点，从而不需要编写main函数。也不需要在语句结尾加上分号。

简单值

使用let表示常量，使用var表示变量。

无需明确声明类型，当声明并同时赋值时，编译器会自动推断类型。当初始值没有提供给足够的信息时需要显示地声明类型，在变量后使用冒号分隔。

var a = 10
a = 20
let i = 30
let d1 = 23.2
let d2: Double = 40

值不会被隐式地转换为其他类型，如果需要，请显示地转换。

let label = "The width is "
let width = 640
let widthLabel = label + String(width)
print(widthLabel)

使用反斜杠\和括号()可以快速地把值转换成字符串。

let salary1 = 1000
let salary2 = 2000
let salary3 = 3000
let say = "I earned \(salary1 + salary2 + salary3)."
print(say)

可以使用[]用来创建数组和字典，并使用下标或者键（key）来访问元素。最后一个元素后面允许有个逗号。

var list1 = ["a","b","c"]
list1[1] = "bb"
// list1[3] = "d" // 数组越界！
print(list1)

var list2 = ["BJ": "Beijing","NJ": "Nanjing",]
list2["BJ"] = "Beijing-new"
list2["SZ"] = "Shenzhen"
print(list2)    // 顺序可能打乱

使用初始化语法创建空数组或字典

let arr1 = [String]()
print(arr1)     // []

let dict1 = [String: Float]()
print(dict1)    // [:]

如果类型可以推断出来，则可以像声明变量或者给函数传参数一样使用[]和[:]创建空数组和字典

var arr1 = [1,2]
arr1 = []       // 可推断出来
print(arr1)     // []

var dict1 = ["Rice": 1.2,"Meat": 3.5]
dict1 = [:]     // 可推断出来
print(dict1)    // [:]

控制流

使用if和swich进行条件操作，使用for-in、for、while、repeat-while进行循环操作。条件的括号可以省略，但是语句体的括号不能省略。

var a = 10
if a > 5 {
    print("a > 5")
} else if a < 5 {
    print("a < 5")
} else {
    print("a == 5")
}

var sum = 0.0
let score = [9.2,5.4,9.1,7.6,8.4]
for i in score {        // 注意i前面的没有var了
    sum += i
}
print("sum = \(sum)")

if的条件必须是布尔表达式，其他类型不会隐式地与0比较！

使用if和let处理值缺失的情况，这些值可由可选值来代表。一个可选的值是一个具体的值或者是nil以表示值缺失。在类型后面加一个问号来标记这个变量的值是可选的。

var a: String?
print(a)            // nil
print(a == nil)     // true
var b: String? = "Hello"
print(b == nil)     // false

var optionalName: String? = "Tim"
var greeting = "Hello!"
if let name = optionalName {
    greeting = "Hello,\(name)"
}
print(greeting)     // Hello,Tim

var optionalName2: String? /*= nil*/     // optionalName2 == nil
var greeting2 = "Hello!"
if let name2 = optionalName2 {
    greeting2 = "Hello,\(name2)"
}
print(greeting2)    // Hello!

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。

// let a = nil          // 报错！error: type of expression is ambiguous without more context
// var b = nil          // 报错！error: type of expression is ambiguous without more context
let c: Float            // c == nil
// let d: Float = nil      // 报错！error: nil cannot initialize specified type 'Float'
let e: Float? = nil     // e == nil
var f: Float?            // f == nil
var g: Float? = nil     // g == nil
let h: Float?
let i:Float? = nil      // i == nil

print(f)                // var运行正常
print(g)
// print(h)             // let时报错！error: variable 'h' used before being initialized
print(i)

另一种处理可选值的方法是通过使用 ?? 操作符来提供一个默认值。如果可选值缺失的话，可以使用默认值来代替。

let nickName: String? = nil
let fullName: String = "John Appleseed"
let informalGreeting = "Hi \(nickName ?? fullName)"
print(informalGreeting)     // Hi John Appleseed

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。必须有default语句。

let vegetable = "red pepper"
switch vegetable {
case "celery":
    print("Add some raisins and make ants on a log.")
case "cucumber","watercress":
    print("That would make a good tea sandwich.")
case let x where x.hasSuffix("pepper"):
    print("Is it a spicy \(x)?")
default:
    print("Everything tastes good in soup.")
}

上面的let x将匹配等式中的值赋给变量x。

switch匹配到某个子句后，执行完将退出switch语句，不再向下执行后面的case语句，因此无需写break。

字典是无序集合，使用for-in遍历时需要2个变量表示键和值，键值对的顺序可能是任意的。

let interestingNumbers = [
    "Prime": [2,3,5,7,11,13],"Fibonacci": [1,1,2,8],"Square": [1,4,9,16,25],]

for (kind,numers) in interestingNumbers {   // 多个变量需要加()
    print(kind)
    for number in numers {
        print(number)
    }
}

while和repeat-while

var sum = 0
var n = 100
while n > 0 {
    sum += n
    n--
}
print(sum)

var m = 100
var sum2 = 0
repeat {
    sum2 += m
    m--
} while m > 0
print(sum2)

循环中表示范围（不包含上届）可以使用..<，或者传统的写法，而…为闭区间

var sum1 = 0
for i in 1..<101 {
    sum1 += i
}
print(sum1)

var sum2 = 0
for var i = 1; i <= 100; i++ {      // 必须加上var！
    sum2 += i
}
print(sum2)

var sum3 = 0
for i in 1...100 {
    sum3 += i
}
print(sum3)

函数和闭包

使用func声明函数，使用->指定返回值。

func say(name: String,words: String) ->String {
    return "\(name) says,\(words)"
}
var saying = say("Tim",words: "Hello!")
print(saying)

可以使用元组让函数返回多个值，通过名称或者数字访问元组中的元素。仅当函数声明中指定了名称才可以通过名称访问元组中的元素。

func fun(data: [Int]) -> (min: Int,max: Int,sum: Int) {
    var min = data[0]
    var max = data[1]
    var sum = 0

    for i in data {
        if i < min {
            min = i
        } else if i > max {
            max = i
        }
        sum += i
    }

    return (min,max,sum)
}

var res = fun([1,6,19,28,76])     // 使用var保存的话，后续可以改变，使用let保存则不行
print(res.0)    // 1
print(res.1)    // 76
res.1 += 1
print(res.1)    // 77
print(res.sum)  // 136

函数支持可变参数，这些可变参数在函数内表现为数组。

func sumof(numbers: Int...) -> Int {
    var sum = 0

    for number in numbers {
        sum += number
    }
    return sum
}

print(sumof())
print(sumof(2,33,110))

函数可以嵌套。被嵌套的函数可以访问外侧函数的变量，使用嵌套函数可以来重构一个太长或者太复杂的函数。

func returnFifteen() -> Int {
    var y = 10
    func add() {        // 没有返回值
        y += 5
    }
    print(add())        // ()
    return y
}

print(returnFifteen())  // 15

函数是第一等类型，可以作为其他另一个函数的返回值。

func makeIncrementer() -> (Int -> Int) {
    func addOne(number: Int) -> Int {
        return number + 1
    }
    return addOne
}

var fun = makeIncrementer()
print(fun(10))

函数也能作为参数传入另一函数。

func isAllOdd(data: [Int],condition: (Int -> Bool)) -> Bool {
    for i in data {
        if !condition(i) {
            return false
        }
    }
    return true
}

func isOdd(number: Int) -> Bool {
    return number % 2 == 0
}

print(isAllOdd([2,18,100],condition: isOdd))

函数实际上是一种特殊的闭包：它是一段能之后被调取的代码。闭包中的代码能访问闭包所建作用域中能得到的变量和函数，即使闭包是在一个不同的作用域被执行的。

func fun1(a: Int) -> (Int -> Int) {
    var b = 2
    func fun2(c: Int) -> Int {
        return a * b + c
    }
    return fun2
}

var f = fun1(10)
print(f(3))

可以使用{}来创建一个匿名闭包。使用in将参数和返回值类型声明与闭包函数体进行分离。

var numbers = [1,3]
var s = numbers.map({           // map是集合类型的方法
    (number: Int) -> Int in
    let result = 3 * number
    return result
})
print(s)

var r = numbers.map({
    (number: Int) -> Int in
    return number % 2 == 1 ? 0 : number
})
print(r)

此外有多种更简洁的创建闭包的方法。如果一个闭包的类型已知，比如作为一个回调函数，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作为结果返回。

还可以通过参数位置而不是参数名字来引用参数，这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函数时，它可以直接跟在括号后面。当一个闭包是传给函数的唯一参数，可以完全忽略括号。

var numbers = [2,3]                     // map是集合类型的方法
var s = numbers.map({number in number * 3})
print(s)

var r = numbers.sort({$0 < $1})             // sort是集合类型的方法
print(r)

var t = numbers.sort {$0 < $1}              // sort是集合类型的方法
print(t)

对象和类

使用class和类名创建类。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。

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。

class Shape {
    var numberOfSides = 0
    func simpleDescription() -> String {
        return "A Shape with \(numberOfSides) sides."
    }
}

var s = Shape()
s.numberOfSides = 4
print(s.simpleDescription())

需要构造函数来初始化类实例。使用init来创建构造器。

class NamedShape {
    var numberOfSides: Int = 0
    var name: String

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    func simpleDescription() -> String {
        return "A Shape with \(numberOfSides) sides."
    }
}

上面的self用来区别实例变量。属性都需要赋值——通过生命（numberOfSides）或者通过构造器（name）。

如果需要再删除对象前进行清理工作，使用deinit创建析构函数。

定义子类需要在类名后面加上父类的名字，用:分隔。

子类如果要父类方法的话，需要使用override标记。——若不添加override标记，编译器报错，而且，编译器会检测override标记的方法是否确实在父类中。

class NamedShape {
    var numberOfSides: Int = 0
    var name: String

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    func simpleDescription() -> String {
        return "A Shape with \(numberOfSides) sides."
    }
}

class Square: NamedShape {
    var sideLength: Double

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

    func area() -> Double {
        return sideLength * sideLength
    }

    override func simpleDescription() -> String {
        return "A square with side of length \(sideLength)."
    }
}

var s = Square(sideLength: 2.5,name: "I am a squre")
print(s.area())
print(s.simpleDescription())

除了可以简单地对属性赋值取值，还可以使用getter和setter。

class NamedShape {
    var numberOfSides: Int = 0
    var name: String

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    func simpleDescription() -> String {
        return "A Shape with \(numberOfSides) sides."
    }
}

class EquilateralTriangle : NamedShape {
    var sideLength: Double = 0.0

    init(sideLength: Double,name: String) {
        self.sideLength = sideLength
        super.init(name: name)
        self.numberOfSides = 3
    }

    var perimeter: Double {
        get {
            return 3.0 * sideLength
        }
        set {
            sideLength = newValue / 3.0
        }
    }

    override func simpleDescription() -> String {
        return "A equilateral triangle with sides of length \(sideLength)."
    }
}

var t = EquilateralTriangle(sideLength: 2.5,name: "I am a equilateral triangle")
print(t.perimeter)
t.perimeter = 36
print(t.sideLength)

在上面的setter方法中，新增了newValue，也可以在set之后显式地设置一个名字。

上面的构造器执行的步骤：
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。

如果无需计算属性，而且需要再设置一个新值（newValue）之前或者之后执行某些代码，可以使用willSet和didSet。

class NamedShape {
    var numberOfSides: Int = 0
    var name: String

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    func simpleDescription() -> String {
        return "A Shape with \(numberOfSides) sides."
    }
}

class Square: NamedShape {
    var sideLength: Double

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

    func area() -> Double {
        return sideLength * sideLength
    }

    override func simpleDescription() -> String {
        return "A square with side of length \(sideLength)."
    }
}


class EquilateralTriangle : NamedShape {
    var sideLength: Double = 0.0

    init(sideLength: Double,name: String) {
        self.sideLength = sideLength
        super.init(name: name)
        self.numberOfSides = 3
    }

    var perimeter: Double {
        get {
            return 3.0 * sideLength
        }
        set {
            sideLength = newValue / 3.0
        }
    }

    override func simpleDescription() -> String {
        return "A equilateral triangle with sides of length \(sideLength)."
    }
}

class TriangleAndSqure {
    var triangle: EquilateralTriangle {
        willSet {
            square.sideLength = newValue.sideLength     // 必须写成newValue!
        }
    }

    var square: Square {
        willSet {
            triangle.sideLength = newValue.sideLength   // 必须写成newValue!
        }
    }

    init(size: Double,name: String) {
        square = Square(sideLength: size,name: name)
        triangle = EquilateralTriangle(sideLength: size,name: name)
    }
}

var t = TriangleAndSqure(size: 2.5,name: "I am a triangle and square")
print(t.square.sideLength)
print(t.triangle.sideLength)
t.square = Square(sideLength: 5.2,name: "New name")
print(t.triangle.sideLength)

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。

class NamedShape {
    var numberOfSides: Int = 0
    var name: String

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    func simpleDescription() -> String {
        return "A Shape with \(numberOfSides) sides."
    }
}

class Square: NamedShape {
    var sideLength: Double

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

    func area() -> Double {
        return sideLength * sideLength
    }

    override func simpleDescription() -> String {
        return "A square with side of length \(sideLength)."
    }
}

let optionalSquare: Square? = nil
let sideLength = optionalSquare?.sideLength
print(sideLength)       // nil

let optionalSquare2: Square? = Square(sideLength: 2.5,name: "Hello")
let sideLength2 = optionalSquare2?.sideLength
print(sideLength2)      // Optional(2.5)

枚举和结构体

enum创建枚举。和类和其他命名类型一样，枚举可以包含方法。

enum Rank : Int {
    case Ace = 1
    case Two,Three,Four,Five,Six,Seven,Eight,NIne,Ten
    case Jack,Queen,King
    func simpleDescription() -> String {
        switch self {
        case .Ace:
            return "ace"
        case .Jack:
            return "jack"
        case .Queen:
            return "queen"
        case .King:
            return "king"
        default:
            return String(self.rawValue)
        }
    }
}

print(Rank.Ace)
print(Rank.Ace.rawValue)

Rank后面的冒号表示枚举的原始类型是Int。所以只需要设置第一个原始值，剩下的原始值按照顺序赋值。也可以使用字符串或者浮点数作为原始值。rawValue访问枚举成员的原始值。

使用init?(rawValue:)初始化构造器在原始值和枚举值之间进行转换。

enum Rank : Int {
    case Ace = 1
    case Two,Ten
    case Jack,King
    func simpleDescription() -> String {
        switch self {
        case .Ace:
            return "ace"
        case .Jack:
            return "jack"
        case .Queen:
            return "queen"
        case .King:
            return "king"
        default:
            return String(self.rawValue)
        }
    }
}

var threeDescription = "Hello"
if let convertedRank = Rank(rawValue: 3) {
    threeDescription = convertedRank.simpleDescription()
}
print(threeDescription)     // 3

var threeDescription2 = "Hello"
if let convertedRank = Rank(rawValue: 100) {        // 此时，Rank(rawValue: 100) == nil
    print("没有打印")       // 的确没有打印
    threeDescription2 = convertedRank.simpleDescription()
}
print(threeDescription2)    // Hello

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，以防原始值没有意义，不需要设置。

enum Suit {
    case Spades,Hearts,Diamonds,Clubs
    func simpleDescription() -> String {
        switch self {
        case .Spades:
            return "spades"
        case .Hearts:
            return "hearts"
        case .Diamonds:
            return "diamonds"
        case .Clubs:
            return "clubs"
        }
    }
}
let hearts = Suit.Hearts
let heartsDescription = hearts.simpleDescription()
print(hearts)               // Hearts
print(heartsDescription)    // hearts

枚举成员是常量。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可以使用缩写。

struct创建结构体。结构体与类的最大区别在于结构体是传值，类是传引用。

enum Rank : Int {
    case Ace = 1
    case Two,King
    func simpleDescription() -> String {
        switch self {
        case .Ace:
            return "ace"
        case .Jack:
            return "jack"
        case .Queen:
            return "queen"
        case .King:
            return "king"
        default:
            return String(self.rawValue)
        }
    }
}

enum Suit {
    case Spades,Clubs
    func simpleDescription() -> String {
        switch self {
        case .Spades:
            return "spades"
        case .Hearts:
            return "hearts"
        case .Diamonds:
            return "diamonds"
        case .Clubs:
            return "clubs"
        }
    }
}

struct Card {
    var rank: Rank
    var suit: Suit

    func simpleDescription() -> String {
        return "The \(rank.simpleDescription()) of \(suit.simpleDescription())"
    }
}

let threeOfSpades = Card(rank: .Three,suit: .Spades)       // 已知变量类型的情况下枚举可以使用缩写
print(threeOfSpades.simpleDescription())

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。

// 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。
enum ServerResponse {
    case Result(String,String)
    case Error(String)
}

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

switch success {
case let .Result(sunrise,sunset):
    let serverResponse = "Sunrise is at \(sunrise) and sunset is at \(sunset)."
case let .Error(error):
    let serverResponse = "Failure... \(error)"
}

协议和扩展

使用protocol声明协议。

protocol ExampleProtocol {
    var simpleDescription: String { get }
    mutating func adjust()
}

类、枚举和结构体都可以实现协议。

protocol ExampleProtocol {
    var simpleDescription: String { get }
    mutating func adjust()
}

class SimpleClass: ExampleProtocol {
    var simpleDescription: String = "A simple class."
    var anotherProperty: Int = 100
    func adjust() {
        simpleDescription += " Now 100% adjusted."
    }
}

struct SimpleStructure: ExampleProtocol {
    var simpleDescription: String = "A simple structure"
    mutating func adjust() {
        simpleDescription += " (adjusted)"
    }
}

var a = SimpleClass()
a.adjust()
print(a.simpleDescription)

var b = SimpleStructure()
b.adjust()
print(b.simpleDescription)

注意，在SimpleStructure需要使用mutating关键字标记一个会修改结构体的方法。而在SimpleClass中则无需，因为类中的方法通常可以修改类的属性。这是由于类是传引用而结构体是传值。

使用extension可以为现有的类型添加功能，比如新的方法和计算属性。可以使用extension在别处修改定义，甚至是从外部库或者框架引入的一个类型，使得这个类型遵循某个协议。

protocol ExampleProtocol {
    var simpleDescription: String { get }
    mutating func adjust()
}

extension Int: ExampleProtocol {
    var simpleDescription: String {
        return "The number \(self)"
    }

    mutating func adjust() {
        self += 100
    }
}

print(2.simpleDescription)
// 2.adjust() // error: cannot use mutating member on immutable value: function call returns immutable value

extension Double {
    func absoluteValue() -> Double {
        return self < 0 ? -self : self
    }
}

print((-3.2).absoluteValue())

可以像使用其他命名类型一样使用协议名。当处理的类型是协议类型时，协议外定义的方法不可用。

protocol ExampleProtocol {
    var simpleDescription: String { get }
    mutating func adjust()
}

class SimpleClass: ExampleProtocol {
    var simpleDescription: String = "A simple class."
    var anotherProperty: Int = 100
    func adjust() {
        simpleDescription += " Now 100% adjusted."
    }
}

var a = SimpleClass()
var p = a       // 自动推断为SimpleClass类型
print(p.anotherProperty)
var pp: ExampleProtocol = a     // 类型是ExampleProtocol
// print(pp.anotherProperty) // error: value of type 'ExampleProtocol' has no member 'anotherProperty'

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协议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。

func repeatItem<Item>(item: Item,numberOfTimes: Int) -> [Item] {
    var result = [Item]()
    for _ in 0..<numberOfTimes {        // 使用_
        result.append(item)
    }
    return result
}

var r = repeatItem("Hello",numberOfTimes: 5)
print(r)

此外，可以创建泛型函数、方法、类和结构体。

// Reimplement the Swift standard library's optional type
enum OptionalValue<Wrapped> {
    case None
    case Some(Wrapped)
}
var possibleInteger: OptionalValue<Int> = .None
print(possibleInteger)          // None
possibleInteger = .Some(100)
print(possibleInteger)          // Some(100)

在类型名后面使用where来指定对类型的需求，比如，限定类型实现某一个协议，限定两个类型是相同的，或者限定某个类必须有一个特定的父类。

func anyCommonElements <T: SequenceType,U: SequenceType where T.Generator.Element: Equatable,T.Generator.Element == U.Generator.Element> (lhs: T,_ rhs: U) -> Bool {
    for lhsItem in lhs {
        for rhsItem in rhs {
            if lhsItem == rhsItem {
                return true
            }
        }
    }
    return false
}
var r = anyCommonElements([1,3],[3])
print(r)    // true

<T: Equatable>和<T where T: Equatable>是等价的。

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