Swift介绍与简单实战

前言

我这里是macOS Catalina（10.15），如果是macOS 11（big sur） 和 macOS 12（Monterey）也适用。
老版本的macOS有些不被支持，请查阅相关文档

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一、Swift 语言简介

Swift 是 Apple 于 2014 年推出的现代编程语言，用于开发 iOS、macOS、watchOS 和 tvOS 应用。它结合了 C 的性能和脚本语言的易用性，旨在替代 Objective-C。

核心特性：

• 安全设计：可选类型（Optionals）避免空指针异常
• 高性能：LLVM 编译器优化，接近 C++ 的运行速度
• 易读语法：类型推断、简洁闭包、字符串插值
• 交互式开发：Playground 实时代码预览
• 内存管理：自动引用计数（ARC）简化内存管理
• 跨平台：支持 Linux/Windows，服务端开发

版本演进：

版本	年份	重要特性
Swift 1.0	2014	初始发布
Swift 2.0	2015	错误处理（do-try-catch）
Swift 4.0	2017	Codable 协议
Swift 5.0	2019	ABI 稳定性
Swift 5.9	2023	宏（Macros）支持

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二、macOS 开发环境配置

1. 安装 Xcode

1. 打开 App Store
2. 搜索 “Xcode”
3. 点击”获取” → “安装”（约 10GB 空间）
4. 安装后启动，接受许可协议

2. 验证安装

# 终端检查
swift --version
# 应输出：Apple Swift version 5.x.x

3. 创建 Swift Playground（可选）

1. 打开 Xcode → File → New → Playground
2. 选择 “macOS” → “Blank”
3. 输入测试代码：

import Foundation
print("Hello, Swift!")

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三、计算器开发实战

1. 创建新项目

1. Xcode → File → New → Project
2. 选择 macOS → App → Next
3. 输入产品名：SimpleCalculator
4. 语言选择 Swift，界面选择 SwiftUI

2. 界面设计（SwiftUI）

修改 ContentView.swift：

import SwiftUI

struct CalculatorButton: View {
    var title: String
    var action: () -> Void
    
    var body: some View {
        Button(action: action) {
            Text(title)
                .font(.title)
                .frame(width: 60, height: 60)
                .background(Color.gray.opacity(0.2))
                .cornerRadius(30)
        }
        .buttonStyle(PlainButtonStyle())
    }
}

struct ContentView: View {
    @State private var display = "0"
    @State private var currentNumber: Double = 0
    @State private var previousNumber: Double = 0
    @State private var operation: String? = nil
    
    let buttons = [
        ["7", "8", "9", "÷"],
        ["4", "5", "6", "×"],
        ["1", "2", "3", "-"],
        ["0", ".", "=", "+"]
    ]
    
    var body: some View {
        VStack(spacing: 20) {
            // 显示区域
            Text(display)
                .font(.system(size: 48))
                .frame(maxWidth: .infinity, alignment: .trailing)
                .padding(.horizontal)
            
            // 按钮网格
            ForEach(buttons, id: \.self) { row in
                HStack(spacing: 20) {
                    ForEach(row, id: \.self) { button in
                        CalculatorButton(title: button) {
                            buttonTapped(button)
                        }
                    }
                }
            }
        }
        .frame(width: 300, height: 400)
    }
    
    // 按钮处理逻辑
    func buttonTapped(_ button: String) {
        switch button {
        case "0"..."9":
            if display == "0" {
                display = button
            } else {
                display += button
            }
            currentNumber = Double(display) ?? 0
            
        case ".":
            if !display.contains(".") {
                display += "."
            }
            
        case "+", "-", "×", "÷":
            previousNumber = currentNumber
            operation = button
            display = "0"
            
        case "=":
            if let op = operation {
                switch op {
                case "+": currentNumber = previousNumber + currentNumber
                case "-": currentNumber = previousNumber - currentNumber
                case "×": currentNumber = previousNumber * currentNumber
                case "÷": currentNumber = previousNumber / currentNumber
                default: break
                }
                display = String(format: "%g", currentNumber)
                operation = nil
            }
            
        default:
            break
        }
    }
}

3. 添加清除功能

在 ContentView 结构内添加：

// 在按钮网格前添加清除按钮
HStack {
    CalculatorButton(title: "C") {
        display = "0"
        currentNumber = 0
        previousNumber = 0
        operation = nil
    }
}

4. 运行效果

1. 点击 **▶** 按钮运行 2. 将显示带网格按钮的计算器界面 3. 支持连续计算：`5 + 3 = 8 → × 2 = 16`

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四、项目优化与调试

1. 界面美化

// 修改按钮样式
.background(buttonColor(title))
.foregroundColor(buttonTextColor(title))

// 添加颜色函数
func buttonColor(_ title: String) -> Color {
    if ["+", "-", "×", "÷", "="].contains(title) {
        return .orange
    }
    return Color.gray.opacity(0.2)
}

func buttonTextColor(_ title: String) -> Color {
    return ["+", "-", "×", "÷", "="].contains(title) ? .white : .primary
}

2. 调试技巧

1. 实时预览：Canvas 面板（⌥⌘↩ 打开）
2. 控制台输出：⌘⇧C 查看调试信息
3. 断点调试：在代码行号旁点击添加断点

3. 项目打包

1. 菜单：Product → Archive
2. 选择 “Distribute App”
3. 导出为 “macOS App” 或安装包

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五、总结

Swift 语言核心优势：

✅ 开发效率：简洁语法减少 40% 代码量（相比 Objective-C）
✅ 内存安全：可选类型和 ARC 防止常见内存错误
✅ 现代特性：协议扩展、元组、模式匹配
✅ 生态系统：与 Apple 平台深度集成

SwiftUI 框架亮点：

• 声明式语法：UI = f(state)
• 实时预览：所见即所得开发
• 跨 Apple 平台：相同代码适配 iOS/macOS/watchOS
• 响应式设计：自动状态更新

学习路径建议：

1. 掌握基础语法：变量/函数/控制流
2. 理解可选类型和错误处理
3. 学习 SwiftUI 数据流（@State/@Binding）
4. 实践 Combine 框架响应式编程
5. 探索 Swift 服务端开发（Vapor 框架）

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