Chapter 02 使用 Playgrounds 來體驗 Swift

讀者：楊于葳

本文為「iOS 12 App 程式開發實務心法：30 個製作專業級 iOS App 完全實戰攻略」這本書的閱讀筆記與實作記錄的目錄，目的是希望幫助想利用 Swift 從頭建立一個自己心目中的 App 的人。以下是「Chapter 02 使用 Playgrounds 來體驗 Swift」的筆記內容。

備注：第四章以前，會以「iOS 12 APP程式開發實務心法」的內容記錄，第四章以後，將用最新版的「快速精通iOS 16程式設計」記錄。

  本文索引

    2.1 開始學習Swift

    2.2 在Playgrounds中測試Swift

    2.3 常數與變數

    2.4 了解型態推論

    2.5 文字的處理

    2.6 流程控制

    2.7 了解Array與字典

    2.8 了解Optionals

    2.9 玩玩UI

    2.10 下一章的課程：建立第一個App

2.1 開始學習Swift

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Swift 比 Objective-C 來得更簡潔易懂，每一段敘述結束的地方都沒有@符號和分號。

2.2 在Playgrounds中測試Swift

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Playgrounds 是 Xcode 的內建功能，可以實際看到程式運作後的結果。Version 14.2 版本操作過程：點開 Xcode ➜ 最上方工具列的「File」➜ New ➜ Playgrounds ➜ Blank ：

即可得到以下畫面：

接下來的幾個章節會介紹：

（1）常數（constant）、變數（variable）與型態推論（type inference）

（2）控制流程（control flow）

（3）集合型態（collection types），像陣列（array）與字典（dictionary）

（4）Optional

2.3 常數與變數

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在 Swift 語言中，let 用來宣告常數（constant），表示該變數的值在宣告後不能再被修改，通常用在程式執行期間不會改變的值，例如：圓周率 π 或常數 e 等。var 用來宣告變數（variable），表示該變數的值隨時可以被修改。

let 用來儲存不會變更的值，var 儲存可變更的值。

 x = y + 10

x 和 y 是變數。10是常數，指沒有改變的值。要把上方的方程式寫成 Swift 程式，要先用 var 關鍵字宣告一個變數，另外使用 let 關鍵字宣告一個常數。

import UIKit

let constant = 10
var y = 10
var x = y + constant

在 Playground 輸入後，會得到以下結果：

除了按 Play 鍵以外，也可以使用快捷鍵 Shift + command + Enter 來執行程式。

 constant = 20

 number = 50 

import UIKit

let constant = 10
var number = 10
var x = number + constant

contant = 20
number = 50

所以在給一個新的常數時，Xcode 會出現錯誤。當常數以一個值來做初始化，如果初始化後還想變更其值的話，則使用變數。 

2.4 了解型態推論

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Swift 提供一項叫「型態推論」的功能，如果我們沒有明確指定型態，編譯器能自動推斷出最合適的型態，幫助開發者撰寫出簡潔的程式。

import UIKit

let constant: Int = 10
var number: Int = 10
var result: Int = number + constant

在 Swift 中，「 let constant: Int 」裡，let 的後面可以接一個識別符（identifier），用來定義常數的名稱，這個名稱可以是任何我們想要的字母、數字和底線的組合，而名稱的第一個字不能是數字。這裡的 constant 指的是常數。

let 和 var 的後面都可以加上「 : 」和特定關鍵字指定型態，而特定關鍵字的名稱是區分大小寫的。例如：「 myConstant 」和「 MyConstant 」是不同的常數。

Int 表示這個變數or常數的型態，是一種整數。 

Double 表示這個變數or常數的型態，是一種小數。 

 

String 表示一串文字。 

 

Bool 意思是布林（boolean）值，表示 true 或 false。

如果要在等號後面呈現小數型態，就要將 number 改成 Double：

var number: Double = 10.5

如果要讓他們相加，需要把 result 也改成 Double 的型態，讓 result 可以呈現小數，結果如下：

import UIKit

let constant: Int = 10
var number: Double = 10.5
var result: Double = number + Double(constant)

這裡的 number 代表 10.5，Double(constant) 代表 10，所以兩者相加，會得到20.5。

在 Playground 裡，可以按住 option 鍵，點選任意一個變數名稱，查看編譯器推論出的變數型態。

2.5 文字的處理

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想儲存文字資料，可以使用 String 型態，文字資料以雙引號（"）來包圍。

var messsage = "The best way to get started is to stop talking and code."

在 Swift 中，一個變數名稱只能宣告一次，所以輸入 var messsage 後，再次輸入 let messsage，會出現錯誤。

import UIKit

var messsage = "The best way to get started is to stop talking and code."
let messsage = "The best way to get started is to stop talking and code."

如果要讓兩者同時正確顯示，就需要改變其中一個的變數名稱。例如，把 let messsage 的 messsage 改成大寫開頭，變成 let Messsage 。

import UIKit

var greeting = "Hello "
var name = "Vivian"
var message = greeting + name

輸入上述程式碼，可以達到字串串接的效果。要注意的是，如果 “Hello” 後面沒有空一格，最後的結果，就不會出現空格，而是兩個字會毫無間隔的連在一起。

在 Swift 中，可利用不同的運算子與函數操作字串：

uppercased() 可以把字串轉換成大寫。

lowercased() 可以把字串轉換成小寫。

message.count 可以計算一個字串有幾個字元。 

import UIKit

var greeting = "Hello "
var name = "Vivian"
var message = greeting + name

message.uppercased()
message.lowercased()
message.count

（1）實作案例：顯示購買書本的總價

書本單本價格39，共買5本，顯示總價格。

var bookPrice = 39
var numOfCopies = 5
var totalPrice = bookPrice * numOfCopies
var totalPriceMessage = "The price of the book is $" + totalPrice

在這段程式碼輸入後，會出現錯誤，是因為字串和數字不能直接相加。遇到這種狀況，有兩種解決方式：

第一種：從整數型態轉換為文字型態。

var bookPrice = 39
var numOfCopies = 5
var totalPrice = bookPrice * numOfCopies
var totalPriceMessage = "The price of the book is $" + String(totalPrice)

第二種：使用字串插值(string interpolations)，建立 totalPriceMessage 變數。

var bookPrice = 39
var numOfCopies = 5
var totalPrice = bookPrice * numOfCopies
var totalPriceMessage = "The price of the book is $ \(totalPrice)"

2.6 流程控制

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「關於自信心，我認為你們會意識到，你們的成功不僅僅是因為你們自己所做的一切，而是因為在朋友的幫助下，你們不害怕失敗。如果真的失敗了，爬起來再試一次。如果再次失敗，那就再爬起來，再試一次，如果最後還是失敗了，或許該考慮做些其他的事情，你們能夠站在這裡，不僅是因為你們的成功，而是因為你們不會害怕失敗。」

— John Roberts 美國首席大法官

「如果決定明天要六點起床，你將會為自己煮一頓豐盛的早餐，否則就是到外面去吃早餐」， 這個條件可用程式表示：

var timeYouWakeUp = 6

if timeYouWakeUp == 6 {
    print("Cook yourself a big breakfast!")
} else {
    print("Go out for breakfast.")
}

當中的 = 屬於賦值運算子，== 屬於關係運算子。

關係運算子用於比較兩個值之間的關係，常見的關係運算子包括： >（大於）、<（小於）、>=（大於或等於）、<=（小於或等於）、== （兩個值相等）、 != （不等於）。

 在年底通常會有一筆年終獎金，你將規劃一趟旅行，規劃如下：

• 如果你獲得10,000的獎金（或者更多），你將決定到巴黎或倫敦旅行。

• 如果你獲得5000至9999之間的獎金，你將決定到東京旅行。

• 如果你獲得1000至4999之間的獎金，你將決定到曼谷旅行。

• 如果獎金少於1000 ，則待在家中。

上述條件可用程式表示成：

var bonus = 5000

if bonus >= 10000 {
    print("I will travel to Paris and London!")
} else if bonus >= 5000 && bonus < 10000{
    print("I will travel to Tokyo.")
} else if bonus >= 1000 && bonus < 5000{
    print("I will travel to Bangkok.")
} else {
    print("Just stay home.")
}

同時要指定兩種條件，可以使用 && 運算子。&& 是一個邏輯運算子（logical operator），代表「且」的意思，當左右兩邊的條件都成立時，結果會回傳 true，反之則為 false。

如果覺得 && 不夠直覺化，可以使用範圍運算子「 ... 」，定義下限到上限的範圍。 

import UIKit

var bonus = 5000

switch bonus {
case 10000...:
    print("I will travel to Paris and London!")
case 5000...9999:
    print("I will travel to Tokyo.")
case 1000...4999:
    print("I will travel to Bangkok.")
default:
    print("Just stay home.")
}

2.7 了解Array與字典

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（1）陣列

下標語法（subscript syntax）是一種在物件中使用方括號 [ ] 的語法，可以存取或修改一個物件中的元素，讓開發者更方便對自己定義的物件進行操作。

var bookCollection = ["Tool of Titans","Rework","Your Move"]
bookCollection[0]

使用 bookCollection 後加上方括號 [ ] ，可以存取在 var bookCollection 裡面的數值。第一項為0，第二項為1，第三項為2。

var bookCollection = ["Tool of Titans","Rework","Your Move"]
bookCollection[0]
bookCollection.append("Authority")
bookCollection.count

輸入 bookCollection.append 表示在 bookCollection 裡，新增項目在陣列的最後一個位置。使用 append() 方法新增元素時，一次只能新增一個元素。

輸入 bookCollection.count 可以知道一個陣列的元素個數。

var bookCollection = ["Tool of Titans","Rework","Your Move"]
bookCollection[0]
bookCollection.append("Authority")
bookCollection.count

如果想把陣列每一個元素的值，輸出到主控台上，有一個比較簡潔的做法：

var bookCollection = ["Tool of Titans","Rework","Your Move"]
bookCollection[0]
bookCollection.append("Authority")
bookCollection.count

for index in 0...3 {
    print(bookCollection[index])
}

首先是指定範圍，從第一項到最後一項，也就是 0...3。接著利用迭代（iteration）重複執行一段程式碼，而 for-in 是一種迴圈，用來執行一段程式碼，直到滿足特定的條件才停止，是 Swift 語言中的一個迭代結構。

雖然指定範圍時，寫成 0...3 看起來很簡潔了，但是只要陣列的數量一更改，就必須要修正一次述職，十分不方便，因此可以再利用另一個更簡潔的方式指定範圍：

var bookCollection = ["Tool of Titans","Rework","Your Move"]
bookCollection[0]
bookCollection.append("Authority")
bookCollection.count

for index in 0...bookCollection.count - 1 {
    print(bookCollection[index])
}

使用 0...bookCollection.count - 1 ，就可以減少很多修改的時間，不管陣列項目數量是多少，程式都不會出現錯誤。

for book in bookCollection {
    print(book)
}

Swift 的 for-in 迴圈有另一種迭代方式，當 bookCollection 陣列被迭代後，每一次迭代的項目會被設定給 book 常數。表示在這個 for-in 迴圈中，會依序將 bookCollection 陣列中的每個元素賦值給 book 這個常數，然後執行迴圈內的程式碼。在每次迭代中，都可以使用 book 這個常數來操作當前元素。

（2）字典

字典（dictionary）是另一個常見的集合型態，使用中括號 [ ] 定義，可以讓我們在一個變數或常數中儲存多個值。每個鍵（key）對應到一個值，鍵和值中間用冒號 : 分隔。

如果要讓ISBN作為書本的索引值，可以這樣宣告與初始化一個字典：

import UIKit

var bookCollectionDic = ["1328683788":"Tool of Titans","0307463745":"Rework","1612060919":"Authority"]

bookCollectionDic["0307463745"]

for (key, value) in bookCollectionDic{
    print("ISBN:\(key)")
    print("Title:\(value)")
}

從主控台中的訊息可以知道，項目的排序方式和陣列不一樣，字典沒有依照初始設定的順序，這就是字典的特性，項目是以無排序的方式儲存的。

實作案例：建立一個表情符號字典

在 Mac 上，按下 control + command + space 就會跑出輸入表情符號的虛擬鍵盤。

import UIKit

var emojiDict: [String:String] = ["👻":"Ghost",
                                  "💩":"Popp",
                                  "😤":"Angry",
                                  "😱":"Scream",
                                  "👾":"Alien minster" ]
var wordToLookup = "👻"
var meaning = emojiDict[wordToLookup]

print(meaning)

wordToLookup = "👾"
meaning = emojiDict[wordToLookup]

print(meaning)

var emojiDict: [String:String] 宣告了一個字典變數 emojiDict，它的鍵和值都是 String 類型。可以理解为，emojiDict 是一个包含字符串键和字符串值的字典。

var wordToLookup = "👻" 是指變數的定義，指定值為 "👻"，代表著我們要查找的字典中的鍵。

var meaning = emojiDict[wordToLookup] 這行程式碼的意思，是從 emojiDict 字典中查找 wordToLookup 所代表的鍵，並將其對應的值賦值給變數 meaning。以這個例子來說，wordToLookup 的值為 "👻"，所以 meaning 的值會被賦為 "Ghost"。

print(meaning) 的作用是將 meaning 變數的值在控制台印出來，也就是將 emojiDict 字典中 wordToLookup 這個 key 所對應的 value 印出來。

（3）陣列和字典的差異

陣列和字典都是在程式設計中常見的資料結構，但在使用上有一些差異：

• 元素的存取方式不同：陣列可以透過索引（index）來存取元素，而字典則是透過鍵（key）來存取元素。

• 元素的排序方式不同：陣列是按照元素插入的順序來排序的，而字典則是無序的。

• 元素的型態不同：陣列的元素可以是同一個型別或不同的型別，而字典的元素通常是同一個型態的鍵值對（key-value pair）。

舉例來說，假設要存儲一些學生的資訊，包括姓名和年齡。我們可以使用陣列來存儲學生姓名，也可以使用字典來存儲學生姓名和年齡的對應關係。如果我們要查找某個學生的年齡，使用字典會更方便，因為可以直接透過學生的姓名查找其年齡，而使用陣列需要透過整個陣列才能找到對應的年齡。

2.8 了解Optionals

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為什麼 App 會很常閃退呢？一個比較常見的原因是，在運作期間，App 試著要存取一個沒有直的變數，所以發生了這個例外事件。Swift Optionals 的導入，可以協助程式設計師撰寫更好的程式，以閉眼App閃退的發生。

Optionals 的基礎觀念十分簡單，在存取一個沒有值的變數之前，Swift 會建議我們先做個檢查，我們必須要先確認它有存在一個值，才能繼續，如此就能避免閃退的發生。

到目前為止，我們建立的變數或常數都有一個初始值，初始值在 Swift 裡是必要的。一個非 Optional 的變數，一定要有一個值。

技術上，Optional 只是 Swift 的其中一個型態，讓一個變數可以有指定的值，或者沒有值。如果要宣告一個變數為 Optional，可以在變數後面加上問號。

var jobTitle: String?

在 playgrounds 輸入這行程式碼，按下play按鈕後，右側的面板上會出現 nil 這個字。在程式設計中，nil 是一個表示「沒有值」的特殊常數。當變數或常數沒有被初始化或設置為 nil 時，讀取該變數或常數的值就會返回 nil。

在 Swift 語言中，nil 可以被用於任何可選值 (Optional Value) 的型態中，表示這個可選值目前沒有任何值。如果輸入下面這行，Xcode 會顯示一個錯誤的訊息，這是因為 jobTitle 是沒有值的。

var message = "Your job title is" + jobTitle

每當我們需要存取一個 Optional 變數，Xcode 就會強迫執行確認 Optional 是否有值，這就是 Optionals 避免我們寫出有問題的程式的方法。

因為剛才 print(meaning) 時，沒有給定一個值，所以會出現 Optional 的訊息，現在重新使用 if let，就可以解決這個問題。

if let 在 Swift 語言中，是一種對 Optional 變數強制解開（forced unwrapping）的方式，以確保其值存在。它可以在 Optional 變數有值時，將其解開（unwrap）並綁定到一個新的變數中，以便在 if 語句塊中使用。如果 Optional 變數為 nil，則 if 語句塊中的代碼將被跳過。這樣可以避免因為 nil 值造成的錯誤。

當 meaning 不為 nil 時，將其解包並指定給一個新的變數 let meaning，進而執行大括號內的程式碼。如果 meaning 為 nil，則不會進入該程式碼。當 meaning 為非 nil 值時，會印出 meaning 的值。

2.9 玩玩UI

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iOS SDK 指的是 iOS 軟體開發工具包（Software Development Kit），是蘋果公司提供的一套軟體開發工具，包含函式庫、應用程式程式介面（API）和範例程式碼等資源，幫助開發者快速地開發iOS應用。

import UIKit

var emojiDict = ["👻": "Ghost", "🤖": "Robot", "😤": "Angry", "🤓": "Nerdy", "👾": "Alien monster"]
var wordToLookup = "🤓"
var meaning = emojiDict[wordToLookup]

let containerView = UIView(frame: CGRect(x: 0, y: 0, width: 300, height: 300))
containerView.backgroundColor = UIColor.orange

let emojiLabel = UILabel(frame: CGRect(x: 95, y: 20, width: 150, height: 150))
emojiLabel.text = wordToLookup
emojiLabel.font = UIFont.systemFont(ofSize: 100.0)

containerView.addSubview(emojiLabel)

let meaningLabel = UILabel(frame: CGRect(x: 110, y: 100, width: 150, height: 150))
meaningLabel.text = meaning
meaningLabel.font = UIFont.systemFont(ofSize: 30.0)
meaningLabel.textColor = UIColor.white

containerView.addSubview(meaningLabel)

var meaning = emojiDict[wordToLookup] 是指從 emojiDict 字典中，用 wordToLookup 這個鍵（key）去搜尋對應的值（value），並將結果存入 meaning 變數中。如果找不到對應的值，則 meaning 會被設為 nil。

UIView 是 iOS SDK 中的一個類別，用於創建和管理iOS應用程序中的基本界面元素。它是一個可見的矩形區域，可以包含其他視圖，例如圖像、標籤、文本和其他元素，也可以對用戶事件做出反應，例如觸摸和手勢。通常，iOS 應用程序的界面是使用多個 UIView 組成的，每個UIView都可以包含其他UIView。

UILabel 是 iOS SDK 中的一個類別，用於在iOS應用程式中顯示單行或多行文本。可以在 UILabel 中設置文本的字體、顏色、對齊方式等屬性，以便於開發人員自定義顯示效果。

CGRect 是一個用於定義視圖框架（frame）或矩形的結構，通常用於定位和設置視圖的位置和大小。

使用 .addSubview ，可添加一個圖像視圖作為子視圖，以顯示圖像。

表情符號只是一個字元。可以使用標籤（label）顯示文字。

2.10 下一章的課程：建立第一個App

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建立第一個 App 之前，建議要看一下Apple官方的程式語言指南，了解函數（function）、Optionals，以及其他內容。

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