第2章 千里之行，始于足下——Swift语言基础
Swift 是一种适用于 iOS 和 OS X 应用开发的全新编程语言，它建立在C和Objective-C语言基础之上，并且没有C语言的兼容性限制。Swift 采用安全的编程模式，增加了现代功能，使编程更容易、更灵活、更有趣。Swift 以成熟且备受宠爱的Cocoa和 Cocoa Touch 框架作为支撑，这是一个重新构建软件开发的机会。本章将带领大家学习Swift这门神奇语言的基本语法知识，为读者步入本书后面知识的学习打下基础。
2.1 第一段Swift程序
当苹果公司推出Swift编程语言时，建议使用Xcode 6来开发Swift程序。本节将详细讲解使用Xcode 6创建Swift程序的方法。
（1）打开Xcode 6，单击“Create a new Xcode Project”创建一个工程文件，如图2-1所示。
图2-1 新建一个工程文件
（2）在弹出的界面中，在左侧栏目中选择“Application”，在右侧选择“Command Line Tool”，然后单击“Next”按钮，如图2-2所示。
图2-2 创建一个“Command Line Tool”工程
（3）在弹出的界面中设置各个选项值，在“Language”选项中设置编程语言为“Swift”，然后单击“Next”按钮，如图2-3所示。
图2-3 设置编程语言为“Swift”
（4）在弹出的界面中设置当前工程的保存路径，如图2-4所示。
图2-4 设置保存路径
（5）单击“Create”按钮，将自动生成一个用Swift语言编写的iOS工程。在工程文件main.swift中会自动生成一个“Hello, World!”语句，如图2-5所示。
图2-5 自动生成的Swift代码
文件main.swift的代码是自动生成的，具体代码如下所示。
//
// main.swift
// exSwift
//
// Created by admin on 14-6-7.
// Copyright (c) 2014年 apple. All rights reserved.
//
import Foundation
println("Hello, World!")
单击图2-5左上角的
按钮运行工程，会在Xcode6下方的控制台中输出运行结果，如图2-6所示。
图2-6 输出执行结果
（6）重新编辑文件main.swift的内容，编辑后的具体代码如下所示。
import Foundation
func testfunc()
{
var bgen:Bool = true
//分支
if(bgen)
{
println(bgen);
}else
{
println(bgen);
}
var value=123;
switch(value)
{
case 123:
println("1")
fallthrough; //继续执行
case 2:
println("2")
case 3:
println("3")
default:
println("没有匹配的")
}
//switch ()中的值可以是字符串
switch("理想")
{
case "理想":
println("理想")
case "理想2":
println("理想2")
case "理想3":
println("理想3")
default:
println("没有匹配的字符")
}
//case 中可以有多个匹配项
switch("abc")
{
case "123":
println("123");
case "456","abc":
println("123 abc ");
default:
println("没有找到合适的匹配");
}
//比较操作，hasSuffix 函数是判断字符串是不是以其参数结尾
switch("理想 and swift")
{
case let x where x.hasSuffix("swift"):// 注意此时的 x 的值就是switch（）中的值 where 额外的判断条件
println("swift");
case "理想":
println("理想");
default:
println("me");
}
var i:Int = 0;
while( i<10)
{
i++;
println(i);
}
do
{
i--;
println(i);
}while(i>0);
//for in
//使用for-in循环来遍历一个集合里面的所有元素，例如由数字表示的区间、数组中的元素、字符串中的字符
for index in 1...5
{
println("index=\(index)");
}
//如果你不需要知道区间内每一项的值，可以使用下划线（_）替代变量名来忽略对值的访问
var num=0;
for _ in 1...5
{
num++;
println("num =\(num)");
}
//遍历字符
for str in "ABCDE"
{
println("str=\(str)");
}
for(var i=0; i<10; i++)
{
println("i=\(i)");
}
}
// 调用函数
testfunc();
重新在Xcode6中执行上述文件，单击图2-5左上角的
按钮运行工程，会在Xcode6下方的控制台中输出运行结果，如图2-7所示。
图2-7 输出执行结果
图2-7所示的完整输出内容如下所示。
true
1
2
理想
123 abc
swift
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
index=1
index=2
index=3
index=4
index=5
num =1
num =2
num =3
num =4
num =5
str=A
str=B
str=C
str=D
str=E
i=0
i=1
i=2
i=3
i=4
i=5
i=6
i=7
i=8
i=9
Program ended with exit code: 0
此时，读者无需理解文件main.swift中每一行代码的具体含义，在此只是以此文件为基础，作为本章后面讲解Swift基本语法构成的素材。
2.2 简单值
在 Swift 语言中，使用关键字“let”来声明常量，使用关键字“var”来声明变量。对于一个Swift常量值来说，在编译时并不需要有一个明确的值，但是只能为这个常量赋值一次。也就是说，可以用常量来表示一个只需要决定一次但是需要使用很多次的值。例如，在本章前面的实例2-1中，如下都是声明常量值的实现代码。
var value=123;
var i:Int = 0;
var num=0;
常量或者变量的类型必须和赋给它们的值一样，在进行声明操作时，可以选择常量和变量的类型。如果在声明的同时进行赋值操作，那么编译器会自动推断类型。例如，在下面的代码中，因为myVariable的初始值是整数，所以编译器会推断出myVariable是一个整数（integer）。
var myVariable = 42
myVariable = 50
let myConstant = 42
如果初始值没有提供足够的信息（或者没有初始值），那么需要在变量后面声明其类型，并且用冒号进行分隔。例如，下面所示的演示代码。
let implicitInteger = 70
let implicitDouble = 70.0
let explicitDouble: Double = 70
在Swift语言中，一个值永远不会被隐式转换为其他类型。如果要把一个值转换成其他类型，需要显式转换操作来实现。例如，下面所示的演示代码。
let label = "The width is"
let width = 94
let widthLabel = label + String(width)
在Swift语言中，还有一种把值转换成字符串的更简单的方法：把值写到括号中，并且在括号之前写一个反斜杠。例如，下面所示的演示代码。
let apples = 3
let oranges = 5
let appleSummary = "I have \(apples) apples."
let fruitSummary = "I have \(apples + oranges) pieces of fruit."
在Swift语言中，可以使用方括号[]来创建数组和字典，并使用下标或者键（key）来访问元素。例如，下面所示的演示代码。
var shoppingList = ["catfish", "water", "tulips", "blue paint"]
shoppingList[1] = "bottle of water"
var occupations = [
"Malcolm": "Captain",
"Kaylee": "Mechanic",
]
occupations["Jayne"] = "Public Relations"
在Swift语言中，要创建一个空数组或者字典，需要使用初始化语法。例如，下面所示的演示代码。
let emptyArray = String[]()
let emptyDictionary = Dictionary<String, Float>()
如果可以在 Swift 语言中推断出类型的信息，就可以用[]和[:]来创建空数组和空字典，就像声明变量或者给函数传参数的时候一样。例如，下面所示的演示代码。
shoppingList = [] // 去逛街并买点儿东西
2.3 流程控制
在本章前面的实例2-1程序中，下面这些都是实现流程控制工作的实现代码。
switch("abc")
{
case "123":
println("123");
case "456","abc":
println("123 abc ");
default:
println("没有找到合适的匹配");
}
var i:Int = 0;
while( i<10)
{
i++;
println(i);
}
do
{
i--;
println(i);
}while(i>0);
for index in 1...5
{
println("index=\(index)");
}
在Swift语言中，使用关键字if和switch来进行条件判断操作，使用for-in、for、while和do-while来进行循环操作。在Swift程序中，可以省略包含条件和循环变量括号，但是必须保留语句体中的大括号。例如，下面所示的演示代码。
let individualScores = [75, 43, 103, 87, 12]
var teamScore = 0
for score in individualScores {
if score > 50 {
teamScore += 3
} else {
teamScore += 1
}
}
teamScore
在if语句中，条件必须是一个布尔表达式——这意味着像if score { ... }这样的代码将报错，而不会隐式地与 0 做对比。
在Swift语言中，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（此时表示值缺失）。在Swift程序中，可以联合使用if和let来处理值缺失的情况，具体方法是在类型后面加一个问号“?”来标记这个变量的值是可选的。参见如下所示的演示代码。
var optionalString: String? = "Hello"
optionalString == nil
var optionalName: String? = "John Appleseed"
var greeting = "Hello!"
if let name = optionalName {
greeting = "Hello, \(name)"
}
在 Swift 语言中，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，则会将值赋给let后面的常量，这样在代码块中就可以使用这个值了。
在Swift语言中，关键字switch可以支持任意类型的数据以及各种比较操作，而不仅仅是整数以及测试相等。例如，如下所示的演示代码。
let vegetable = "red pepper"
switch vegetable {
case "celery":
let vegetableComment = "Add some raisins and make ants on a log."
case "cucumber", "watercress":
let vegetableComment = "That would make a good tea sandwich."
case let x where x.hasSuffix("pepper"):
let vegetableComment = "Is it a spicy \(x)?"
default:
let vegetableComment = "Everything tastes good in soup."
}
在Swift语言中，运行switch中匹配到的子句之后，程序会退出switch语句，不会继续向下运行，所以不需要在每个子句结尾写break。
在Swift语言中，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。参见如下所示的演示代码。
let interestingNumbers = [
"Prime": [2, 3, 5, 7, 11, 13],
"Fibonacci": [1, 1, 2, 3, 5, 8],
"Square": [1, 4, 9, 16, 25],
]
var largest = 0
for (kind, numbers) in interestingNumbers {
for number in numbers {
if number > largest {
largest = number
}
}
}
largest
在Swift语言中，可以使用while来重复运行一段代码直到不满足条件为止，循环条件可以在开头也可以在结尾。例如，如下所示的演示代码。
var n = 2
while n < 100 {
n = n * 2
}
n
var m = 2
do {
m = m * 2
} while m < 100
m
在 Swift 语言中，可以在循环中使用“..”字符来表示范围，也可以使用传统的写法来实现，这两种方式是完全等价的。例如，如下所示的演示代码。
var firstForLoop = 0
for i in 0..3 {
firstForLoop += i
}
firstForLoop
var secondForLoop = 0
for var i = 0; i < 3; ++i {
secondForLoop += 1
}
secondForLoop
2.4 函数和闭包
在本章前面的实例2-1中，testfunc就是一个函数。在Swift语言中，使用关键字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。例如，如下所示的演示代码。
func greet(name: String, day: String) -> String {
return "Hello \(name), today is \(day)."
}
greet("Bob", "Tuesday")
在Swift语言中，使用一个元组来返回多个值。例如，如下所示的演示代码。
func getGasPrices() -> (Double, Double, Double) {
return (3.59, 3.69, 3.79)
}
getGasPrices()
在Swift语言中，函数可以带有可变个数的参数，这些参数在函数内表现为数组的形式。例如，如下所示的演示代码。
func sumOf(numbers: Int...) -> Int {
var sum = 0
for number in numbers {
sum += number
}
return sum
}
sumOf()
sumOf(42, 597, 12)
在Swift语言中，可以使用嵌套函数，被嵌套的函数可以访问外侧函数的变量，也可以使用嵌套函数来重构一个太长或者太复杂的函数。例如，如下所示的演示代码。
func returnFifteen() -> Int {
var y = 10
func add() {
y += 5
}
add()
return y
}
returnFifteen()
在Swift语言中，一个函数可以作为另一个函数的返回值。例如，如下所示的演示代码。
func makeIncrementer() -> (Int -> Int) {
func addOne(number: Int) -> Int {
return 1 + number
}
return addOne
}
var increment = makeIncrementer()
increment(7)
在Swift语言中，函数可以当做参数被传入到另一个函数中。例如，如下所示的演示代码。
func hasAnyMatches(list: Int[], condition: Int -> Bool) -> Bool {
for item in list {
if condition(item) {
return true
}
}
return false
}
func lessThanTen(number: Int) -> Bool {
return number < 10
}
var numbers = [20, 19, 7, 12]
hasAnyMatches(numbers, lessThanTen)
在Swift语言中，函数实际上是一种特殊的闭包，可以使用“{}”来创建一个匿名闭包。使用关键字“in”将参数和返回值类型声明与闭包函数体进行分离。例如，如下所示的演示代码。
numbers.map({
(number: Int) -> Int in
let result = 3 * number
return result
})
在Swift语言中，有很多种创建闭包的方法。如果已知一个闭包的类型，比如作为一个回调函数，那么就可以忽略参数的类型和返回值。单个语句闭包会把语句的值当做结果返回。例如，如下所示的演示代码。
numbers.map({ number in 3 * number })
在Swift语言中，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时，这个闭包可以直接跟在括号后面。例如，如下所示的演示代码。
sort([1, 5, 3, 12, 2]) { $0 > $1 }
2.5 对象和类
在Swift语言中，使用关键字class和类名来创建一个类。在类中声明属性的方法和声明常量、变量的方法一样，唯一的区别就是它们的上下文是类。同样，声明方法和声明函数的方法也一样。例如，下面的演示代码定义了一个名为Shape的类。
class Shape {
var numberOfSides = 0
func simpleDescription() -> String {
return "A shape with \(numberOfSides) sides."
}
}
要想在Swift程序中创建一个类的实例，需要在类名后面加上括号，使用点语法格式来访问实例的属性和方法。例如，如下所示的演示代码。
var shape = Shape()
shape.numberOfSides = 7
var shapeDescription = shape.simpleDescription()
在上述代码中，类Shape缺少了一个用来初始化类实例的构造函数，此时可以使用init关键字创建一个构造器。例如，如下所示的演示代码。
class NamedShape {
var numberOfSides: Int = 0
var name: String
init(name: String) {
self.name = name
}
func simpleDescription() -> String {
return "A shape with \(numberOfSides) sides."
}
}
在上述代码中，self被用来区别实例变量。当创建一个实例的时候，像传入函数参数一样给类传入构造器的参数。每个属性都需要进行赋值操作，无论是通过声明（就像numberOfSides）还是通过构造器（就像name）。
如果要在删除对象之前进行一些清理工作，则需要使用关键字deinit创建一个析构函数。
在Swift语言中，子类的定义方法是在它们的类名后面加上父类的名字，用冒号分隔。创建类的时候并不需要一个标准的根类，所以可以忽略父类。
在Swift语言中，子类需要使用override标记重写父类的方法。如果没有添加override关键字就重写父类方法，则编译器会发出报错信息。另外，编译器也会检测override标记的方法是否确实在父类中。例如，如下所示的演示代码。
class Square: NamedShape {
var sideLength: Double
init(sideLength: Double, name: String) {
self.sideLength = sideLength
super.init(name: name)
numberOfSides = 4
}
func area() -> Double {
return sideLength * sideLength
}
override func simpleDescription() -> String {
return "A square with sides of length \(sideLength)."
}
}
let test = Square(sideLength: 5.2, name: "my test square")
test.area()
test.simpleDescription()
在Swift语言中有getter和setter两种属性，请看如下所示的演示代码。
class EquilateralTriangle: NamedShape {
var sideLength: Double = 0.0
init(sideLength: Double, name: String) {
self.sideLength = sideLength
super.init(name: name)
numberOfSides = 3
}
var perimeter: Double {
get {
return 3.0 * sideLength
}
set {
sideLength = newValue / 3.0
}
}
override func simpleDescription() -> String {
return "An equilateral triagle with sides of length \(sideLength)."
}
}
var triangle = EquilateralTriangle(sideLength: 3.1, name: "a triangle")
triangle.perimeter
triangle.perimeter = 9.9
triangle.sideLength
在上述perimeter的setter中，新值的名字是newValue，可以在set之后显式地设置一个名字。其中类EquilateralTriangle的构造器执行了如下所示的3个操作步骤。
□ 设置子类声明的属性值。
□ 调用父类的构造器。
□ 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。
□ 如果不需要计算属性，但是仍然需要在设置一个新值之前或者之后运行代码，可使用willSet和didSet。
又比如在下面的演示代码中，类TriangleAndSquar可以确保三角形的边长总是和正方形的边长相同。
class TriangleAndSquare {
var triangle: EquilateralTriangle {
willSet {
square.sideLength = newValue.sideLength
}
}
var square: Square {
willSet {
triangle.sideLength = newValue.sideLength
}
}
init(size: Double, name: String) {
square = Square(sideLength: size, name: name)
triangle = EquilateralTriangle(sideLength: size, name: name)
}
}
var triangleAndSquare = TriangleAndSquare(size: 10, name: "another test shape")
triangleAndSquare.square.sideLength
triangleAndSquare.triangle.sideLength
triangleAndSquare.square = Square(sideLength: 50, name: "larger square")
triangleAndSquare.triangle.sideLength
在Swift语言中，类中的方法和一般函数的重要区别如下所示。
□ 函数的参数名只在函数内部使用。
□ 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）。在默认情况下，方法的参数名和它在方法内部的名字一样，不过也可以定义第二个名字，这个名字被用在方法内部。
例如，如下所示的演示代码。
class Counter {
var count: Int = 0
func incrementBy(amount: Int, numberOfTimes times: Int) {
count += amount * times
}
}
var counter = Counter()
counter.incrementBy(2, numberOfTimes: 7)
在Swift语言中，处理变量的可选值时可以在操作（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。在上述两种情况下，整个表达式的值也是一个可选值。例如，如下所示的演示代码。
let optionalSquare: Square? = Square(sideLength: 2.5, name: "optional square")
let sideLength = optionalSquare?.sideLength
2.6 枚举和结构体
在Swift语言中，使用关键字enum来创建一个枚举。就像类和其他所有命名类型一样，在枚举中可以包含方法。例如，如下所示的演示代码。
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.toRaw())
}
}
}
let ace = Rank.Ace
let aceRawValue = ace.toRaw()
在上面的演示代码中，因为枚举原始值的类型是 Int，所以只需要设置第一个原始值即可，剩下的原始值会按照顺序赋值。另外，也可以使用字符串或者浮点数作为枚举的原始值。
接下来可以使用函数toRaw和函数fromRaw在原始值和枚举值之间进行转换，例如，如下所示的演示代码。
if let convertedRank = Rank.fromRaw(3) {
let threeDescription = convertedRank.simpleDescription()
}
在Swift语言中，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，则不需要进行任何设置。例如，如下所示的演示代码。
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()
在Swift语言中，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。
在Swift语言中，使用关键字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。结构体和类之间最大的一个区别就是结构体是传值，类是传引用。例如，如下所示的演示代码。
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)
let threeOfSpadesDescription = 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，只需在创建实例时传入值即可。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，而且是在定义枚举的时候设置原始值。
例如，可以考虑从服务器获取日出和日落的时间，这样服务器会返回正常结果或者错误信息。例如，如下所示的演示代码。
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)"
}
注意
如何从ServerResponse中提取日升和日落时间。
2.7 协议和扩展
在Swift语言中，使用关键字protocol来声明一个协议。例如，如下所示的演示代码。
protocol ExampleProtocol {
var simpleDescription: String { get }
mutating func adjust()
}
在Swift语言中，类、枚举和结构体都可以实现协议。例如，如下所示的演示代码。
class SimpleClass: ExampleProtocol {
var simpleDescription: String = "A very simple class."
var anotherProperty: Int = 69105
func adjust() {
simpleDescription += " Now 100% adjusted."
}
}
var a = SimpleClass()
a.adjust()
let aDescription = a.simpleDescription
struct SimpleStructure: ExampleProtocol {
var simpleDescription: String = "A simple structure"
mutating func adjust() {
simpleDescription += " (adjusted)"
}
}
var b = SimpleStructure()
b.adjust()
let bDescription = b.simpleDescription
在上述演示代码中声明SimpleStructure时，关键字mutating用来标记一个会修改结构体的方法。因为类SimpleClass中的方法经常会修改类，所以，在声明SimpleClass时不需要标记任何方法。
可以使用 extension 来为现有的类型添加功能，比如新的方法和参数。可以使用扩展来改造定义在别处，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。例如，如下所示的演示代码。
extension Int: ExampleProtocol {
var simpleDescription: String {
return "The number \(self)"
}
mutating func adjust() {
self += 42
}
}
2.8 泛型
在Swift语言中，在尖括号里写一个名字来创建一个泛型函数或者类型。例如，如下所示的演示代码。
func repeat<ItemType>(item: ItemType, times: Int) -> ItemType[] {
var result = ItemType[]()
for i in 0..times {
result += item
}
return result
}
repeat("knock", 4)
你也可以创建泛型类、枚举和结构体。
// Reimplement the Swift standard library's optional type
enum OptionalValue<T> {
case None
case Some(T)
}
var possibleInteger: OptionalValue<Int> = .None
possibleInteger = .Some(100)
在Swift语言中，在类型名后面使用where关键字来指定对类型的需求。例如，限定某个类型来实现某一个协议，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。例如，如下所示的演示代码。
func anyCommonElements <T, U where T: Sequence, U: Sequence, T.GeneratorType.Element: Equatable,
T.GeneratorType.Element == U.GeneratorType.Element> (lhs: T, rhs: U) -> Bool {
for lhsItem in lhs {
for rhsItem in rhs {
if lhsItem == rhsItem {
return true
}
}
}
return false
}
anyCommonElements([1, 2, 3], [3])
在Swift语言中，可以忽略where关键字，只在冒号后面写协议或者类名。例如，如下两种格式是完全等价的。
<T: Equatable>
<T where T: Equatable>