蘋果新貴 Swift 之前世今生

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做為一個70后程序員，克里斯先后發(fā)明了 LLVM、Clang 和 Swift，請問你做了什么？

2010年的夏天，Chris Lattner 接到了一個不同尋常的任務：為 OS X 和 iOS 平臺開發(fā)下一代新的編程語言。那時候喬布斯還在以帶病之身掌控著龐大的蘋果帝國，他是否參與了這個研發(fā)計劃，我們不得而知，不過我想他至少應該知道此事，因為這個計劃是高度機密的，只有極少數(shù)人知道，最初的執(zhí)行者也只有一個人，那就是 Chris Lattner。

從2010年的7月起，克里斯（Chris）就開始了無休止的思考、設計、編程和調(diào)試，他用了近一年的時間實現(xiàn)了大部分基礎(chǔ)語言結(jié)構(gòu)，之后另一些語言專家加入進來持續(xù)改進。到了2013年，該項目成為了蘋果開發(fā)工具組的重中之重，克里斯帶領(lǐng)著他的團隊逐步完成了一門全新語言的語法設計、編譯器、運行時、框架、IDE 和文檔等相關(guān)工作，并在2014年的 WWDC 大會上首次登臺亮相便震驚了世界，這門語言的名字叫做：「Swift」。

根據(jù)克里斯個人博客（http://nondot.org/sabre/ ）對 Swift 的描述，這門語言幾乎是他憑借一己之力完成的。這位著名的70后程序員同時還是 LLVM 項目的主要發(fā)起人與作者之一、Clang 編譯器的作者，可以說 Swift 語言和克里斯之前的軟件作品有著千絲萬縷的聯(lián)系。

關(guān)于作者

克里斯可以說是天才少年和好學生的代名詞，他在2000年本科畢業(yè)之后，繼續(xù)攻讀計算機碩士和博士。但克里斯并不是宅男，學習之余他手捧「龍書」游歷世界，成為德智體美勞全面發(fā)展的好學生。之后就是一篇又一篇的發(fā)表論文，碩士畢業(yè)論文即提出了一套完整的運行時編譯思想，奠定了 LLVM 的發(fā)展基礎(chǔ)，讀博期間 LLVM 編譯框架在他的領(lǐng)導下得到了長足的發(fā)展，已經(jīng)可以基于 GCC 前端編譯器的語義分析結(jié)果進行編譯優(yōu)化和代碼生成，所以克里斯在2005年畢業(yè)的時候已經(jīng)是業(yè)界知名的編譯器專家了。

克里斯畢業(yè)的時候正是蘋果為了編譯器焦頭爛額的時候，因為蘋果之前的軟件產(chǎn)品都依賴于整條 GCC 編譯鏈，而開源界的這幫大爺并不買蘋果的帳，他們不愿意專門為了蘋果公司的要求優(yōu)化和改進 GCC 代碼，所以蘋果一怒之下將編譯器后端直接替換為 LLVM，并且把克里斯招入麾下?？死锼惯M入了蘋果之后如魚得水，不僅大幅度優(yōu)化和改進 LLVM 以適應 Objective-C 的語法變革和性能要求，同時發(fā)起了 CLang 項目，旨在全面替換 GCC。這個目標目前已經(jīng)實現(xiàn)了，從 OS X10.9和 XCode 5開始，LLVM+GCC 已經(jīng)被替換成了 LLVM+Clang。

Swift 是克里斯在 LLVM 和 Clang 之后第三個偉大的項目！

關(guān)于語言

2007年之前，Objective-C 一直是蘋果自家院落的小眾語言，但是 iOS 移動設備的爆發(fā)讓這門語言的普及率獲得了火箭一般的躥升速度，截止到今天，Objective-C 在編程語言排行榜上排名第三，江湖人稱三哥，大哥二哥分別是 C 和 Java 這樣的老牌語言。同時，蘋果在2012年和2013年分別對 Objective-C 進行了大規(guī)模的優(yōu)化和升級改進，增加了各種現(xiàn)代語言的特性，讓編寫 App 更加容易，更多的程序員投入到了 App Store 的生態(tài)圈里……

在這種情況下，蘋果公司為什么會發(fā)布一門新語言呢？

這個問題沒有標準答案，不過我們可以試著去分析一下，談談蘋果的心路歷程……

Objective-C 是80年代初 Brad Cox 和 Tom Love 發(fā)明的，1988年喬布斯的 Next 公司獲得了這門編程語言語言的授權(quán)，并開發(fā)出了Objective-C 的語言庫和NEXTSTEP的開發(fā)環(huán)境。后來 Next 被蘋果收購，Objective-C 陰差陽錯成了蘋果的當家語言。掐指一算，三十年倏忽而過，OC 也成長為爺爺輩兒的編程語言了。

為了伺候好這位「爺爺」，蘋果煞費苦心，把 GCC 的編譯鏈先替換成 LLVM +GCC，又替換成 LLVM+Clang，做語法簡化、自動引用計數(shù)、增加 Blocks 和 GCD 多線程異步處理技術(shù)……終于，OC 在30年后重新煥發(fā)出勃勃生機，并占據(jù)了兵器譜排名第三的位置。但是，蘋果卻有點煩了，OC 改進了這么多年，怎么看都像是在修修補補，用 Blocks 去實現(xiàn)一個類似 Python 的 lambda 閉包功能，看起來總是那么別扭。好吧，既然已經(jīng)全盤掌握了 LLVM 和 Clang，為什么我們不去基于現(xiàn)在的編譯器設計一門全新的語言呢？一門屬于蘋果的語言！你看，鄰居谷歌家里叫做 Go 的孩子不是玩耍正酣么？

于是 Swift 誕生了……

當然，事實的真相也可能是行動緩慢的喬老爺子把克里斯拉到一邊說：

「I want to be swift to……」

「 行了，您別說了，不就是想要 swift 嗎，我這就給您做一個去」

于是 Swift 誕生了……

語法

Swift 是一門博采眾長的現(xiàn)代語言，在設計的過程中，克里斯參考了Objective-C，Rust，Haskell，Ruby，Python，C#等優(yōu)秀語言的特點，最終形成了目前 Swift 的語法特性。我在閱讀了官方教程和做了些代碼實驗之后，自我感覺會喜歡上這門語言，在這里簡單談點感想，更深入的內(nèi)容需要你們自己去深入學習。

1、Swift 是面向 Cocoa 和 Cocoa Touch 的編程語言，編譯型語言，生產(chǎn)環(huán)境的代碼都需要 LLVM 編譯成本地代碼才能執(zhí)行，但是Swift又具備很多動態(tài)語言的語法特性和交互方式。

2、Swift 是一門類型安全的語言，可以幫助開發(fā)者清楚的掌控代碼片段中的值類型。如果你期望輸入的是字符串，類型安全的特性會阻止開發(fā)者錯誤地為其傳遞一個整數(shù)。這一切使得開發(fā)者能夠更早的發(fā)現(xiàn)和修復錯誤。

3、支持各種高級語言特性，包括閉包、泛型、面向?qū)ο?、多返回值、類型接口、元組、集合等。

4、Swift 能與 Objective-C 進行混合編程，但代碼分屬不同的文件。

5、全面的Unicode支持，你甚至可以用一只??作為變量名，實現(xiàn)以下操作：

控制臺會輸出「大狗菠蘿」四個字。

6、編程語句取消了大部分語言使用的「;」分隔符，只有一行寫多條語句時才需要分號。

7、很多人簡單閱讀了 Swift 的數(shù)據(jù)類型，就認為 Swift 沒有類似 Set、List 這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其實Swift 提供了兩種 Collection 的數(shù)據(jù)類型：數(shù)組（Array）和字典（Dictionary），兩個數(shù)據(jù)類型的表達式都用中括號標識。其中數(shù)組可以存儲任意類型的變量，也可以強制聲明存儲同一種類型的變量。同時數(shù)組提供了類似 Set 功能，你可以修改、追加、替換和刪除數(shù)據(jù)的元素。另外，Swift 還提供了元組（Tuple）的功能支持函數(shù)多返回值。

8、Swift 沒有提供顯式的指針，參數(shù)傳遞根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同分為值類型和引用類型，值傳遞進行內(nèi)存拷貝，引用傳遞最終傳遞的是一個指向原有對象的指針。這一點和 Java 的參數(shù)傳遞是類似的。需要注意的一點是，Swift 里的數(shù)組和字典雖然都是結(jié)構(gòu)體（struct），但在參數(shù)傳遞過程中處理方式卻不一樣，默認 Array 是引用傳遞，Dictionary 是值傳遞。而在 Java 中，由于數(shù)組和 Map 都是對象，所以傳遞的都是指針。

在 Swift 中，如果你不想傳遞數(shù)組引用，可以用 copy() 方法先復制一份出來，另外，也可以用 unshare() 表示，本變量不傳遞指針。

9、閉包，Swift 終于提供了一種優(yōu)雅的閉包解決方案，比如在排序函數(shù) sort 中進行函數(shù)傳遞：

事實上更簡單的寫法是：

10、可選變量（Optional）的引入主要是為了應對一個變量可能存在也可能是 nil 的情況，這種情況在很多高級語言里都存在。比如你想使用String的toInt方法將String轉(zhuǎn)化為 Int 類型，但是你并不知道這個轉(zhuǎn)化是否正常，這時候系統(tǒng)會返回一個可選變量，如果轉(zhuǎn)換成功就返回正常值，轉(zhuǎn)換失敗就返回 nil，如下：

這是 nn 就是可選變量，想得到 nn 的值，可以通過 if 進行判斷并通過追加感嘆號獲取變量值，如下：

可選變量的引入解決了大部分需要顯式處理的異常，這部分工作也扔給編譯器去做了。想了解更多可選變量的用法，請閱讀蘋果的官方文檔。

11、Swift 中的 nil 和 Objective-C 中的 nil 不同。在 Objective-C 中，nil 是指向不存在對象的指針，而在 Swift 里，nil 不是指針，它表示特定類型的值不存在。所有類型的可選值都可以被設置為nil，不僅僅是對象類型。

12、Swift 沒有從語言層面支持異步和多核，不過可以直接在 Swift 中復用 GCD 的 API 實現(xiàn)異步功能。另外沒看到 Swift 的異常處理機制，可能有了可選變量，異常的使用會非常少吧。

關(guān)于語法相關(guān)的內(nèi)容，先寫這么幾點吧。

給大家推薦一篇王巍 (@onevcat)寫的「行走于 Swift 的世界中」，深入閱讀必有收獲。http://onevcat.com/2014/06/walk-in-swift/

基本上，Swift 絕對不是玩具語言，而是一門可以被大眾接受的工業(yè)級編程語言。相信假以時日，Swift 必將在 App 開發(fā)領(lǐng)域大放異彩。

性能

Swift 在 WWDC 上展示出來的性能還是讓人非常吃驚的，在進行復雜對象排序時，OC 的性能是 Python 的2.8倍，Swift 是 Python 的3.9倍；在實現(xiàn) RC4加密算法的時候，OC 的性能是 Python 的127倍，Swift 是 Python 的220倍?？傊?Python 在某一個深坑里膝蓋中箭了，OC 也沒好到哪去，而 Swift，就是快啊就是快！

對于這一點我并不是很理解，首先是 WWDC 上展示的語言層面的基準測試過于簡單了，另外，OC 和 Swift 都是被 LLVM 編譯成本地代碼執(zhí)行的，理論上針對 Swift 的優(yōu)化同樣可以應用于 OC，但是 Swift 居然比 OC 快那么一點點，難道 LLVM 單獨針對 Swift 做了優(yōu)化么？我表示不明覺厲。

當然，還有更較真的程序員，他在第一時間針對于循環(huán)、遞增、數(shù)組、字符串拼接等功能進行了測試，發(fā)現(xiàn) Swift 的性能比 OC 還是差那么一點點的（http://www.splasmata.com/?p=2798 ）。

無論這些測試數(shù)據(jù)是否準確，我覺得性能是我們最不需要擔心的問題，蘋果已經(jīng)全盤掌握了這個語言的方方面面，從底層編譯框架到編譯器再到語言設計，優(yōu)化之路才剛剛開始，我們只要給這門新語言一點耐心就可以了。

所碼即所得（Playground）

對于開發(fā)者來說，Playground 是本次 WWDC 最大的亮點。能夠在編碼的同時實時預覽輸出結(jié)果是每個開發(fā)人員的夢想，這一次蘋果為大家提供了這樣的福利。

Playground 不僅實現(xiàn)了很多腳本語言支持的交互式編程，而且提供控制臺輸出、實時圖形圖像、時間線（timeline）變量跟蹤等功能，開發(fā)者除了可以看到代碼的實時運行結(jié)果，還能根據(jù)時間線閱讀某個變量在代碼片段中值的變化。這真是太棒了！

最初看到這個功能的時候我甚至以為每個 Swift 文件都可以基于 Playground 進行實時編碼預覽，仔細閱讀文檔后發(fā)現(xiàn)，只能在 XCode 提供的 Playground 文件中實現(xiàn)以上功能。看來 Playground 顧名思義，目前還只是為開發(fā)者提供了一個玩耍代碼的地方。

當然不僅僅是玩耍，我們可以基于 Playground 做這些事情：

1、學習：通過 Playground 學習 Swift，制作 Swift 教程實現(xiàn)交互式學習，同時還可以培訓其他初學者。

2、代碼開發(fā)：執(zhí)行算法程序，迅速看到算法結(jié)果，跟蹤變量；執(zhí)行繪圖程序，即時看到圖像結(jié)果，及時調(diào)整。執(zhí)行通用代碼，查看變量的改變情況。

3、實驗性代碼：無需創(chuàng)建項目，直接打開一個獨立的Playground文件即可編寫代碼，嘗試調(diào)用新的 API。

對于 Playground，設計者克里斯是這樣描述的：Playground 功能傾注了我個人很多心血和激情，我希望新的編程語言具備更好交互性，更友好和有趣……我們希望通過這門語言重新定義「如何教授計算機科學！」

開始使用 Swift

作為一門新語言，Swift 定位非常明確，就是吸引更多的開發(fā)者加入蘋果的軟件生態(tài)圈，為 iOS 和 OS X 開發(fā)出更為豐富的 App，如果你是 App Store 的開發(fā)者，推薦盡早學習和掌握這門蘋果力推的新語言。對于大部分新事物來說，越早介入，獲利越多。如果你是一名 Web 相關(guān)的開發(fā)者，與其等待 Swift 增加 Web 開發(fā)的相關(guān)特性，還不如去學習一下 Go 語言 Web 編程。

如何開始 Swift 呢？

1、下載 Xcode6-Beta 版本。

2、下載蘋果官方提供 Swift 編程語言電子書（https://itunes.apple.com/cn/book/swift-programming-language/id881256329?mt=11 ），中文版本：http://yuedu.baidu.com/ebook/6f6c3b1ef01dc281e43af000 。讀。

3、下載 WWDC Swift 的 Session 視頻和PDF?？础?

4、基于 Xcode6創(chuàng)建 Swfit 語言的項目，在項目中創(chuàng)建Playground，在其中調(diào)試玩耍。

5、根據(jù)官方提供的 GuidedTour.playground 學習 Swift 語法特性。下載地址：https://developer.apple.com/library/prerelease/ios/documentation/swift/conceptual/swift_programming_language/GuidedTour.playground.zip

6、熟悉了基本的語法特性、與 OC 的混用、與 Cocoa 和 Cocoa Touch的交互、調(diào)試等功能之后，就可以構(gòu)建你的第一個Swift App 了。

………………

可以說 Swift 是我所見過關(guān)注度最高的新語言，一經(jīng)推出即萬眾矚目，媒體和開發(fā)者在數(shù)天之內(nèi)對 Swift 進行了長篇累牘的報道和討論，英文手冊迅速被翻譯成中文，即使是江湖上的另一位大佬谷歌 2009 年推出 Go 語言時也沒有如此浩大的聲勢。當然，這和 Go 語言的定位有關(guān)，作為一門系統(tǒng)級的服務器端語言，開發(fā)者的可選余地太大了，如果谷歌推出 Go 是用來取代 Java 開發(fā) Android App，那可能情況就完全不一樣了。

經(jīng)過 WWDC2014，蘋果已經(jīng)完全體現(xiàn)出了一個軟件公司的創(chuàng)新能力和技術(shù)底蘊，無論是操作系統(tǒng)，編程語言，還是應用開發(fā)，蘋果都已經(jīng)準備好了，凝神靜氣，蓄勢待發(fā)。作為開發(fā)者，我們要做的就是：Write the code, Change the world，然后期待下一個收獲的季節(jié)！