[精校版]The Swift Programming Language

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. var occupations = [
4. "Malcolm": "Captain",
5. "Kaylee": "Mechanic",
6. ]
7. 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. var optionalName: String? = "John Appleseed"
4. var greeting = "Hello!"
5. if let name = optionalName {
6. greeting = "Hello, \(name)"
7. }

  

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. var m = 2
7. do {
8. m = m * 2
9. } while m < 100
10. 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. var secondForLoop = 0
7. for var i = 0; i < 3; ++i {
8. secondForLoop += 1
9. }
10. 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. init(name: String) {
5. self.name = name
6. }
7. func simpleDescription() -> String {
8. return "A shape with \(numberOfSides) sides."
9. }
10. }

  

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. init(sideLength: Double, name: String) {
4. self.sideLength = sideLength
5. super.init(name: name)
6. numberOfSides = 4
7. }
8. func area() ->  Double {
9. return sideLength * sideLength
10. }
11. override func simpleDescription() -> String {
12. return "A square with sides of length \(sideLength)."
13. }
14. }
15. let test = Square(sideLength: 5.2, name: "my test square")
16. test.area()
17. 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. init(sideLength: Double, name: String) {
4. self.sideLength = sideLength
5. super.init(name: name)
6. numberOfSides = 3
7. }
8. var perimeter: Double {
9. get {
10. return 3.0 * sideLength
11. }
12. set {
13. sideLength = newValue / 3.0
14. }
15. }
16. override func simpleDescription() -> String {
17. return "An equilateral triagle with sides of length \(sideLength)."
18. }
19. }
20. var triangle = EquilateralTriangle(sideLength: 3.1, name: "a triangle")
21. triangle.perimeter
22. triangle.perimeter = 9.9
23. 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. let hearts = Suit.Hearts
17. 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. let success = ServerResponse.Result("6:00 am", "8:09 pm")
6. let failure = ServerResponse.Error("Out of cheese.")
7. switch success {
8. case let .Result(sunrise, sunset):
9. let serverResponse = "Sunrise is at \(sunrise) and sunset is at \(sunset)."
10. case let .Error(error):
11. let serverResponse = "Failure...  \(error)"
12. }

  

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. struct SimpleStructure: ExampleProtocol {
12. var simpleDescription: String = "A simple structure"
13. mutating func adjust() {
14. simpleDescription += " (adjusted)"
15. }
16. }
17. var b = SimpleStructure()
18. b.adjust()
19. 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. 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。