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Swift語言

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Swift
编程范型多範式（物件導向、泛函、指令式、組塊（英语：Block_(programming)）結構化）
設計者克里斯·拉特納與蘋果公司
實作者蘋果公司
发行时间2014年6月2日，​10年前​（2014-06-02）[1]
当前版本
  • 6.0.1（2024年9月27日；穩定版本）[2]
編輯維基數據鏈接
型態系統靜態、強型別、類型推論
操作系统蘋果公司的操作系統（Darwin, iOS, iPadOS, macOS, tvOS, watchOS）, Linux, Windows 10, Android
許可證Apache許可證2.0（Swift 2.2及以後版本）
專有（直到Swift 2.2）[3][4]
文件扩展名.swift
網站
啟發語言
Objective-C、Rust、Haskell、Ruby、Python、C#、CLU[5]，和D語言[6]

Swift編程語言，支持多编程范式和編譯式，用来撰写基于macOS/OS X、iOS、iPadOS、watchOS、tvOS和visionOS的软件[7]。 苹果公司于2014年在苹果开发者年会（WWDC）發布了Swift编程语言。从设计上苹果公司让Swift与Objective-C共存在苹果公司的操作系统上[7]。

歷史

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Swift是为了替代苹果公司早期的Objective-C编程语言，该语言自20世纪80年代初以来基本没有任何更新，缺乏现代语言功能。

2010年7月，苹果开发者工具部门总监克里斯·拉特納开始着手 Swift 编程语言的設計工作，以一年時間，完成基本架構後，他領導了一個設計團隊參與其中，与苹果的许多程序员共同开发，借鉴了Objective-C、Rust、Haskell、Ruby、Python、C#、CLU等许多其他语言的設計思想。[5]2014年6月2日，苹果在WWDC上发布了第一个公开的使用Swift编写的应用程序：WWDC应用程序，同时向苹果的注册开发者发布了Swift语言的测试版，但未承诺最终版本与测试版本的源代码相互兼容。大会也发布了长达500页的官方指南，The Swift Programming Language，在Apple Books和官方网站上免费提供。苹果计划在完整版发布时，如果有必要，将会提供源代码转换器。

苹果宣称Swift的特点是：快速、现代、安全、互动，而且明顯優於Objective-C语言。Swift以LLVM編譯，可以使用现有的Cocoa和Cocoa Touch框架。Xcode Playgrounds功能是Swift为苹果开发工具带来的最大创新，该功能提供強大的互动效果，能让Swift源代碼在REPL撰寫过程中能即時显示出其執行結果。拉特纳本人强调，Playgrounds很大程度是受到布雷特·维克多（英语：Bret Victor）理念的启发。[8]

2014年9月9日，Swift 1.0和iOS 8、Xcode 6.0的Golden Master版本一同发布，达成了一个重要的里程碑。

2015年6月8日，蘋果於WWDC2015上发布了Swift 2.0。同时宣布，未来Swift將開放原始碼，包括编译器和标准库。[9]2015年9月21日起，可在App Store发布以Swift编写的应用。[10]

Swift在2015年Stack Overflow开发者调查中荣获“最受欢迎的编程语言”第一名，[11]并在2016年荣获第二名。[12]

2015年12月3日，蘋果宣布開源Swift，並支持Linux，蘋果在新網站swift.org和託管網站Github上開源了Swift，但蘋果的App Store並不支持開源的Swift，只支持蘋果官方的Swift版本，官方版本會在新網站swift.org上定期與開源版本同步。[13][14]

2015年12月，IBM宣布推出Swift Sandbox网站，该网站允许开发人员在一个窗口中编写Swift代码，并在另一个窗口中显示输出。该网站于2018年1月被弃用。

Linux发行版Ubuntu自Swift 2.2开始提供Swift的官方下载。从Swift 5.2.4起，包括CentOS、Amazon Linux在内的更多发行版加入其中。[15]亦有用于Android的非官方生成工具链和SDK。[16][17]

2016年6月13日，苹果在WWDC2016上宣布将推出一款iPad专属应用：Swift Playgrounds（英语：Swift Playgrounds）。该程序以3D游戏的形式演示如何使用Swift编写程序，编写代码时会实时提供反馈。[18][19][20]

2017年1月，克里斯·拉特纳宣布离开苹果，并将加入特斯拉担任新职位。Swift项目负责人由团队资深人士泰德·克雷梅内克担任。[21][22]

2019年6月3日，苹果在WWDC2019上发布了SwiftUI（英语：SwiftUI），同时发布了Xcode 11，为苹果平台带来了声明式UI结构设计框架。[23]

平台

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Swift支持苹果操作系统（Darwin/macOS、iOS、iPadOS、tvOS、watchOS、visionOS）和Linux、Windows及Android系统。

Swift的一个设计关键在于，它能够与过去十几年的大量现有Objective-C代码（如Cocoa框架和Cocoa Touch框架）进行互操作。在苹果平台上，Swift与Objective-C运行时库连接，使得C、C++、Objective-C和Swift代码能在同一个程序中运行。

版本历史

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版本 发布日期 macOS Linux Windows
Swift 1.0 2014年9月9日 是 否 否
Swift 1.1 2014年10月22日 是 否 否
Swift 1.2 2015年4月8日 是 否 否
Swift 2.0 2015年9月21日 是 否 否
Swift 2.1 2015年10月20日 是 否 否
Swift 2.2 2016年3月21日 是 是 否
Swift 2.2.1 2016年5月3日 是 是 否
Swift 3.0 2016年9月13日 是 是 否
Swift 3.0.1 2016年10月28日 是 是 否
Swift 3.0.2 2016年12月13日 是 是 否
Swift 3.1 2017年3月27日 是 是 否
Swift 3.1.1 2017年4月21日 是 是 否
Swift 4.0 2017年9月19日 是 是 否
Swift 4.0.2 2017年11月1日 是 是 否
Swift 4.0.3 2017年12月5日 是 是 否
Swift 4.1 2018年3月29日 是 是 否
Swift 4.1.1 2018年5月4日 否 是 否
Swift 4.1.2 2018年5月31日 是 是 否
Swift 4.1.3 2018年7月27日 否 是 否
Swift 4.2 2018年9月17日 是 是 否
Swift 4.2.1 2018年10月30日 是 是 否
Swift 4.2.2 2019年2月4日 否 是 否
Swift 4.2.3 2019年2月28日 否 是 否
Swift 4.2.4 2019年3月29日 否 是 否
Swift 5.0[24] 2019年3月25日 是 是 否
Swift 5.0.1 2019年4月18日 是 是 否
Swift 5.0.2 2019年7月15日 否 是 否
Swift 5.0.3 2019年8月30日 否 是 否
Swift 5.1 2019年9月10日 是 是 否
Swift 5.1.1 2019年10月11日 否 是 否
Swift 5.1.2 2019年11月7日 是 是 否
Swift 5.1.3 2019年12月13日 是 是 否
Swift 5.1.4 2020年1月31日 否 是 否
Swift 5.1.5 2020年3月9日 否 是 否
Swift 5.2 2020年3月24日 是 是 否
Swift 5.2.1 2020年3月30日 否 是 否
Swift 5.2.2 2020年4月15日 是 是 否
Swift 5.2.3 2020年4月29日 否 是 否
Swift 5.2.4 2020年5月20日 是 是 否
Swift 5.2.5 2020年8月5日 否 是 否
Swift 5.3 2020年9月16日 是 是 是[25]
Swift 5.3.1 2020年11月13日 是 是 是
Swift 5.3.2 2020年12月15日 是 是 是
Swift 5.3.3 2021年1月25日 否 是 是
Swift 5.4[26] 2021年4月26日 是 是 是
Swift 5.4.1 2021年5月25日 否 是 是
Swift 5.4.2 2021年6月28日 是 是 是
Swift 5.4.3 2021年9月9日 否 是 是
Swift 5.5 2021年9月20日 是 是 是
Swift 5.5.1 2021年10月27日 是 是 是
Swift 5.5.2 2021年12月14日 是 是 是
Swift 5.5.3 2022年2月9日 否 是 是
Swift 5.6[27] 2022年3月14日 是 是 是
Swift 5.6.1[28] 2022年4月9日 否 是 是
Swift 5.6.2[29] 2022年6月15日 否 是 是
Swift 5.6.3[30] 2022年9月2日 否 是 是
Swift 5.7[31] 2022年9月12日 是 是 是
Swift 5.7.1[32] 2022年11月1日 是 是 是
Swift 5.8[33] 2023年3月30日 是 是 是
Swift 5.8.1[34] 2023年6月1日 是 是 是
Swift 5.9[35] 2023年9月18日 是 是 是

特色

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Swift取消了Objective-C的指针和其他不安全存取的使用，舍弃了Objective C早期套用Smalltalk风格的語法，全面改为句点表示法（dot-notation）。Swift具备类型推导（type inference）。同时，它提供了类似C++、C#中的命名空間（namespace）、泛型（generic）、运算符重载（operator overloading）。Swift被簡單的形容為 “沒有C的Objective-C”（Objective-C without the C）。[36]

類型和變量

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在Cocoa與Cocoa Touch的環境下，许多共用的类都放在Foundation Kit庫下，這些類別包含了NSString 字串庫（使用 Unicode），還有集合類別 NSArray 與 NSDictionary。Objective-C 提供了語法糖的方式讓這些物件可以整合在同一個語言裡。例如NSString之間合併的表示法如下： 

NSString *str = @"hello,";
str = [str stringByAppendingString:@" world"];

在Swift裡, 字串的累積可以用加法（+）運算元作為頭等物件（First-class citizen）的方式直接完成, 上述的例子可以簡化為 

var str="hello"
str += " world"

[37]

過去Cocoa（以及Cocoa Touch）的架構總是被分成兩種版本，一種是可變的（mutable），也就是可以在執行時期（runtime）改變；另一種是不可變的（immutable），其初始值不可改變，例如NSArray與NSMutableArray就是陣列的兩種版本。Swift語言延續這個傳統，但簡化為使用 let 關鍵字去設定常數（constant variable）。可变的(Mutable)对象使用 var 关键字，不可变的对象则适用let关键字。Swift语言使用類似C#或Javascript的var定义变量，但特性又不盡相同。Swift不直接指派初始值給变量，变量无預設值，因此使用var变量之前必须先初始化，不然将发生編譯時期的錯誤。

为了方便使用，Swift提供Optional类型来宣告nil-free references。宣告Optional只需要在类型后面加上問號（?）即可。一旦var变量宣告为Optional的，其初始值就會被預設為nil。Optional本質上是enum，定义了None和Some两种类型，nil即是Optional.None。

函数库、执行时期与部署

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Swift在 Mac OS 和 iOS 平台可以和 Objective-C 使用相同的运行时（runtime），因此Swift 程序能运行在目前已存在的平台上，包括 iOS 6 和 OS X 10.8或更高的版本。[38] 更重要的, Swift 和 Objective-C 的代码可并存于同一程序代码, 这种延伸就如同 C 和 C++ 的关系一样。

为了吸引开发人员和复用已存在的代码，Xcode 6允许在 app target 导入 Objective-C 头文件供給 Swift 使用，通过 Objective-C 的桥接头文件（bridging header）来供给 Swift。当开发人员添加 Swift 文件到现有的 Objective-C应用程序时，Xcode自动建立相应的头文件。例如，一個 Swift 类 "MyClass" 可用于 Objective-C 的方式为

#import "MyClass-Swift.h".[39]

内存管理

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Swift使用自动引用计数（ARC）来管理内存。Apple以前要求在Objective-C中进行手动内存管理，但在2011年引入了ARC以简化内存管理。[40]在Objective-C中，强引用即为非ARC中的retain，而弱引用即为非ARC中的assign。不过，ARC的一个问题是可能创建一个强引用循环，即对象以一种可通过跟随引用来到达起始对象的方式互相引用（例如，A引用B，B引用A），这会导致它们不被释放而在内存中泄漏。Swift提供了关键字 weak 和 unowned 来防止强引用循环。其中，weak 不能设定为可空类型，不能加上問號（?）或驚嘆號（!）。通常，父子关系会使用强引用，而子父关系会使用weak引用，其中父和子可以没有关联，或者使用unowned，其中子始终有父，但父可能没有子。弱引用必须是可选变量，因为它们可能会更改并变为nil。[41]

类内的闭包也可以通过捕获self引用来创建强引用循环。可以使用capture list指示将self引用视为弱引用或无主引用。

除錯以及其他元素

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Xcode的除錯机制针对Swift语言提供REPL環境，可以利用Swift语法来evaluate或于其他程序互动，使Swift编程具有类似Python或Ruby带有的交互性界面（Interactive Shell）等的特性而非传统的系统编程语言的交互特性。REPL进一步增强了Swift Playgrounds的功能，后者是在Xcode环境中运行的交互式视图，可以实时响应代码或调试器的变化。

类似 Objective-C之处

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  • 基本數值型別（numeric types）大致相同（如Int, UInt, Float, Double）
  • 大量的C 语言运算符被移出Swift, 例++ 与此同时引入了新运算符。
  • 大括號被用於群組陳述（group statements）。
  • 變數之賦值使用等於符號, 但比較則使用“連續兩個等於”（==）運算元。還有一個新的運算元，“連續三個等於”（===）被用來判斷常數或變數之間是否為同一物件之實例（instance）。
  • 中括號（[], Square brackets）用於陣列的表示, 宣告陣列之後, 可以指派索引值（index）來進行元素（element）之存取。
  • 控制陳述（control statement）, for, while, if, switch 與Objective-C都十分類似, 但有延伸功能, 像是 for in 用於集合（collection）的輪詢，switch 還可以接受非整數的cases條件值, 諸如此類。
  • 支援面向对象(Object-oriented programming)，即使Swift主張協定導向程式設計(Protocol-oriented programming)

不同于 Objective-C之处

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  • 语句（statement）不需要用分号（;）結束，但分号可以作为一行上两个以上语句的分割符。
  • 不需要头文件（Header files）。
  • 注解方式 /* ... */ 嵌套，指注释里可以再有注释。
  • 強类型
  • 类型推论或隐含类型（Type inference）
  • 支持泛型編程。
  • 函数成为第一等类型（first-class object），这意味着函数可以作为其他函数的参数和返回值。
  • 运算符重载。运算符可在类內重新定义。
  • 定义新的运算符。
  • 字符串全方面支持 Unicode。
  • 规避了C語言家族的易错行为：
    • 不存在指针。
    • 赋值语句没有返回值。若将if (i==0)誤寫成if (i=0)，将造成编译時期錯誤。
    • 在switch 的区块内不需要使用 break 语句。另外，case后面都需要有可执行的代码（C或C++可連續使用多個case而不需要額外的代碼），否则将触发编译错误。
    • 变量和常量必须初始化才能使用，而且数组（array）的边界必须明确確認。
    • 溢位（overflows）的問題。C語言沒有強制整數型別（signed integers）的界限，常常在触发执行时期错误。Swift通过整数类型的max或min属性获取最大值或最小值。

讨论

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長達600多頁的 The Swift Programming Language 可以在iBooks免费下载。[42]

范例代码

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Swift不需要引入头文件（header file）或main()函数，不需要在每一行语句（statement）结尾加上分號。

变量声明方式如下： 

var implicitInteger = 70
var implicitDouble = 70.0
var explicitDouble: Double = 70

用 let 宣告常量方式如下： 

let numberOfApples = 3
let numberOfOranges = 5
let appleSummary = "I have \(numberOfApples) apples."
let fruitSummary = "I have \(numberOfApples + numberOfOranges) pieces of fruit."

Swift不支持隐式类型转换（implicitly casting），因此数值和字符串之间必须显式类型转换（Explicitly casting）： 

let table = "The width of this table is "
let width = 100
let tableWidth = table + String(width)

以下是Hello World程式： 

println("Hello, world")
print("Hello, world") /*Swift 2.0 之後不再使用println，改使用print*/

使用Unicode字符，例如在文本中放心添加有不同语言的文字: 

let 人 = ["新": 67, "青": 8, "玉": 33, "小小": 25]
for (名字, 歲) in 人 {
  print("\(名字)是\(歲) 歲。")
}

相关条目

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参考资料

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  1. ^ Swift Has Reached 1.0. Apple. September 9, 2014 [March 8, 2015]. （原始内容存档于2016-07-11）. 
  2. ^ https://github.com/swiftlang/swift/releases/tag/swift-6.0.1-RELEASE; 出版日期: 2024年9月27日.
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  5. ^ 5.0 5.1 Lattner, Chris. Chris Lattner's Homepage. Chris Lattner. 2014-06-03 [2014-06-03]. （原始内容存档于2015-12-22）. I started work on the Swift Programming Language in July of 2010. I implemented much of the basic language structure, with only a few people knowing of its existence. A few other (amazing) people started contributing in earnest late in 2011, and it became a major focus for the Apple Developer Tools group in July 2013 [...] drawing ideas from Objective-C, Rust, Haskell, Ruby, Python, C#, CLU, and far too many others to list.  引用错误：带有name属性“lattner 2014 info 1”的<ref>标签用不同内容定义了多次
  6. ^ Building assert() in Swift, Part 2: __FILE__ and __LINE__ - Swift B log -. Apple Developer. [2014-09-26]. （原始内容存档于2015-11-21）. Swift borrows a clever feature from the D language: these identifiers expand to the location of the caller when evaluated in a default argument list. 
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外部链接

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