最全的 Swift 4 新特性解析

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WWDC 2017 带来了很多惊喜。Swift 4 也伴随着 Xcode 9 测试版来到了我们的面前，很多强大的新特性非常值得我们期待在正式项目中去使用它。因为 Swift 4 是开源的，如果你关注 swift-evolution 这个项目的话，就应该已经提前了解到它的新特性了。本文参考了 WWDC 2017 以及各种资料，从语法、字符串、标准库、构建过程等方面，把 Swift 4 的这些新特性一一列举出来做介绍和分析，让他们毫无保留地展现在你眼前。

一、语法改进

extension 中可以访问 private 的属性

考虑以下代码：

struct Date: Equatable, Comparable {
    private let secondsSinceReferenceDate: Double
    static func ==(lhs: Date, rhs: Date) -> Bool {
        return lhs.secondsSinceReferenceDate == rhs.secondsSinceReferenceDate
    }
    static func <(lhs: Date, rhs: Date) -> Bool {
        return lhs.secondsSinceReferenceDate < rhs.secondsSinceReferenceDate
    }
}

上面代码定义了一个 Date 结构体，并实现 Equatable 和 Comparable 协议。为了让代码更清晰，可读性更好，一般会把对协议的实现放在单独的 extension 中，这也是一种非常符合 Swift 风格的写法，如下：

struct Date {
    private let secondsSinceReferenceDate: Double
}
extension Date: Equatable {
    static func ==(lhs: Date, rhs: Date) -> Bool {
        return lhs.secondsSinceReferenceDate == rhs.secondsSinceReferenceDate
    }
}
extension Date: Comparable {
    static func <(lhs: Date, rhs: Date) -> Bool {
        return lhs.secondsSinceReferenceDate < rhs.secondsSinceReferenceDate
    }
}

但是在 Swift 3 中，编译就报错了，因为 extension 中无法获取到 secondsSinceReferenceDate 属性，因为它是 private 的。于是在 Swift 3 中，必须把 private 改为 fileprivate。

struct Date {
    fileprivate let secondsSinceReferenceDate: Double
}
...

但是如果用 fileprivate，属性的作用域就会比我们需要的更大，可能会不小心造成属性的滥用。

在 Swift 4 中，private 的属性的作用域扩大到了 extension 中，并且被限定在了 struct 和 extension 内部，这样就不需要再改成 fileprivate 了，这是最好的结果。

类型和协议的组合类型

考虑以下代码：

protocol Shakeable {
    func shake()
}

extension UIButton: Shakeable { /* ... */ }
extension UISlider: Shakeable { /* ... */ }

func shakeEm(controls: [???]) {
    for control in controls where control.state.isEnabled {
    }
    control.shake()
}

在 Swift 3 中，这里的 ??? 应该写什么呢？如果写 UIControl，那么 control.shake() 就会报错；如果写 Shakeable，那么 control.state.isEnabled 就会报错。其实我们也可以这样写：

func shakeEm(controls: [UIControl]) {
    for control in controls where control.isEnabled {
        if control is Shakeable {
            (control as! Shakeable).shake()
        }
    }
}

这样写虽然可以跑通了，但是很丑陋。

在 Swift 4 中，可以把类型和协议用 & 组合在一起作为一个类型使用，就可以像下面这样写了：

protocol Shakeable {
    func shake()
}

extension UIButton: Shakeable { /* ... */ }
extension UISlider: Shakeable { /* ... */ }

func shakeEm(controls: [UIControl & Shakeable]) {
    for control in controls where control.state.isEnabled {
        control.shake()
    }
}

把它声明为了 UIControl & Shakeable 类型。OK，圆满解决。

PS:
这个代码例子是 WWDC 2017 的 PPT 中的，上面的代码有点问题，control.state.isEnabled 这句代码中，state 是没有 isEnabled 这个属性的，改为 control.isEnabled 就可以了。看来苹果的工程师做 PPT 有时候还是不太严谨。

另外，iOS SDK 中的 API 也用这个特性做了优化，例如：

// Objective-C API
@interface NSCandidateListTouchBarItem<CandidateType> : NSTouchBarItem
@property (nullable, weak) NSView <NSTextInputClient> *client;
@end

这个 API 的 Objective-C 版本是没有问题的，可以知道 client 属性既是一个 NSView，又符合 NSTextInputClient 协议。然而它对应的 Swift 3 版本为：

class NSCandidateListTouchBarItem<CandidateType: AnyObject> : NSTouchBarItem {
    var client: NSView?
}

仅仅是一个 NSView 类型 /(ㄒoㄒ)/~~

在 Swift 4 中，这类 API 做了优化，改成了：

class NSCandidateListTouchBarItem<CandidateType: AnyObject> : NSTouchBarItem {
    var client: (NSView & NSTextInputClient)?
}

这样类型的声明就更加严谨了。

Associated Type 可以追加 Where 约束语句

在 Swift 4 中可以在 associatedtype 后面声明的类型后追加 where 语句

associatedtype Element where <xxx>

看下面是 Swift 4 标准库中 Sequence 中 Element 的声明：

protocol Sequence {
    associatedtype Element where Self.Element == Self.Iterator.Element
    // ...
}

它限定了 Sequence 中 Element 这个类型必须和 Iterator.Element 的类型一致。

通过 where 语句可以对类型添加更多的约束，使其更严谨，避免在使用这个类型时做多余的类型判断。

新的 Key Paths 语法

先来看看 Swift 3 中 Key Paths 的写法：

@objcMembers class Kid: NSObject {
    dynamic var nickname: String = ""
    dynamic var age: Double = 0.0
    dynamic var friends: [Kid] = []
}

var ben = Kid(nickname: "Benji", age: 5.5)

let kidsNameKeyPath = #keyPath(Kid.nickname)

let name = ben.valueForKeyPath(kidsNameKeyPath)
ben.setValue("Ben", forKeyPath: kidsNameKeyPath)

Swift 4 中创建一个 KeyPath 用 `` 作为开头：

\Kid.nickname

当编译器可以推导出类型时，可以省略基础类型部分：

\.nickname

上面的代码在 Swift 4 中就可以这样写：

struct Kid {
    var nickname: String = ""
    var age: Double = 0.0
    var friends: [Kid] = []
}

var ben = Kid(nickname: "Benji", age: 8, friends: [])

let name = ben[keyPath: \Kid.nickname]
ben[keyPath: \Kid.nickname] = "BigBen"

相比 Swift 3，Swift 4 的 Key Paths 具有以下优势：

1. 类型可以定义为 class、struct
2. 定义类型时无需加上 @objcMembers、dynamic 等关键字
3. 性能更好
4. 类型安全和类型推断，例如 ben.valueForKeyPath(kidsNameKeyPath) 返回的类型是 Any，ben[keyPath: \Kid.nickname] 直接返回 String 类型
5. 可以在所有值类型上使用

下标支持泛型

有时候会写一些数据容器，Swift 支持通过下标来读写容器中的数据，但是如果容器类中的数据类型定义为泛型，以前的下标语法就只能返回 Any，在取出值后需要用 as? 来转换类型。Swift 4 定义下标也可以使用泛型了。

struct GenericDictionary<Key: Hashable, Value> {
    private var data: [Key: Value]

    init(data: [Key: Value]) {
        self.data = data
    }

    subscript<T>(key: Key) -> T? {
        return data[key] as? T
    }
}

let dictionary = GenericDictionary(data: ["Name": "Xiaoming"])

let name: String? = dictionary["Name"] // 不需要再写 as? String

二、字符串

Unicode 字符串在计算 count 时的正确性改善

在 Unicode 中，有些字符是由几个其它字符组成的，比如 é 这个字符，它可以用 \u{E9} 来表示，也可以用 e 字符和上面一撇字符组合在一起表示 \u{65}\u{301}。

考虑以下代码：

var family = "