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关于 Swift,我不喜欢的几点

简介: 本文讲的是关于 Swift,我不喜欢的几点,关于喜欢 Swift 的理由,可以有很多,之前我已经写到了。 但是今天,我想要写的是这门语言不足的地方。这是一个有着很多细微差别且具有很强争议性的问题,所以我将举出几个例子
本文讲的是关于 Swift,我不喜欢的几点,

关于喜欢 Swift 的理由,可以有很多,之前我已经写到了。 但是今天,我想要写的是这门语言不足的地方。这是一个有着很多细微差别且具有很强争议性的问题,所以我将举出几个例子,这几个例子是关于我所认为的这门语言做的好的地方,做的不好的地方和这门语言未来的前途如何。

语言内定义 VS 非语言内定义

看一下 Ruby

Ruby 的 attr_accessor 是一种定义实例变量的 setter 和 getter 的方法。你会像下面这样使用它:

class Person
	attr_accessor :first_name, :last_name
end

乍一看,它像是一种语言的特性,就像 Swift 的 let 和 var 两种属性声明方式。但是 Ruby 的函数即便没有括号也可以被调起,而且这只是一个被定义在类范围内的函数(在 Swift 中我们将会调起一个静态函数):

def self.attr_accessor(*names)
  names.each do |name|
    define_method(name) {instance_variable_get("@#{name}")} # This is the getter
    define_method("#{name}=") {|arg| instance_variable_set("@#{name}", arg)} # This is the setter
  end
end

如果你不能读懂 Ruby ,没有关系。它使用了一个名为 define_method 的函数来为你所传递的 keys 创建一个 getter 和 setter。在 Ruby 中,@first_name 意味着一个名为 first_name 的实例变量。

这是我爱上 Ruby 这门语言的设计的其中一个原因 - 他们首先设计了一个能够创建有用的语言特性的元数据工具集,然后他们使用这些工具来实现他们所需要的语言特性。Yehuda Katz explores 讲述了 Ruby 是怎样在它的 blocks 中实现这个想法的。因为 Ruby 的语言特性是通过相同的工具以及相同的用户可使用的语言编写而成,所以用户也可以使用定义这门语言所相似的风格和范畴来编写语言特性。

可选类型

这给我们带来了 Swift。Swift 的一个核心特性就是它的 Optional(可选)类型。允许用户定义某个变量是否可以为空。在系统中,有这样的一个枚举:

enum Optional {
	case Some(WrappedType)
	case None
}

就像 attr_accessor ,这个特性使用了一个 Swift 的语言结构来定义自身。这是很好的,因为这也意味着用户可以使用不同的语义来创建相似的事物,就像这个虚构的 RemoteLoading 类型:

enum RemoteLoading {
	case Loaded(WrappedType)
	case Pending
}

它和 Optional 有着相同的形态却有着不同的含义。(在一个不错的博客帖子里,Arkadiusz Holko 让这个枚举有了进一步的改变)

然而,在某种程度上,Swift 的编译器 知道 Optional (可选) 类型但却不知道 RemoteLoading(远程加载),这可以让你做一些特殊的事情。看一下这些相同的声明:

let name: Optional = .None
let name: Optional = nil
let name: String? = nil
var name: String?

让我们解析一下它们。第一条语句是完整的表述(带有类型推断)。你可以使用相同的语法声明你自己的 RemoteLoading(远程加载)属性。第二条语句使用了 NilLiteralConvertible 协议来定义当你把这个值设置为 nil 的时候所要执行的操作。虽然这种语法对于你自己的类型访问是可以的,但是配合 RemoteLoading (远程加载)使用却显得不是很正确。这是首先被设计来使 Swift 编写 C 族语言的时候感觉更加顺畅的几条语言特性,待会我们会再次提到这一点。

第三条和第四条语句,编译器开始使用 Optional (可选) 类型来允许我们编写特殊的代码,这些代码确定了我们所编写代码的类型。第三条语句使用了一个 Optional (可选)类型的简写 T?。这被称为 语法糖 ,这种语法可以用更简单的方式来编写常用的代码。最后一句是另外一块语法糖:如果你定义一个可选类型,但是你不赋给它任何值,那编译器将会推测出它的值应该为.None/nil (仅仅当他是一个 var 变量的时候才成立)。

后面的两条语句都不允许自定义可访问类型。这种语言的 Optional (可选)类型,它的出现令人十分赞叹,通过被语言内已存在结构所定义,最终除了特殊情况下产生的编译器异常外,只有指定的类型才能访问。

家族

Swift 是一门被定义为“在 C 语言家族中宾至如归”的语言。这个意义来自于它的 loop (循环)语句和 if 语句。

Swift 的 for..in 语法结构是特殊的。任何符合 SequenceType 的事物可以通过一个 for..in 循环来遍历。这意味着我可以定义自己的类型值,声明它们的连续性,然后在 for..in 循环中来使用它们。

虽然 if 语句和 while 循环是通过 BooleanType 类型在 Swift 2.2 中这样子工作的,但是这种功能在 Swift 3\ 已经被移除了。我不能像在 for..in 循环语句中那样子定义自己的布尔类型值然后在 if 语句中使用。

从根本上来说,对于一种语言特性,它们是两种完全不同的方法,也在 Swift 中定义了一种二元性。首先创建了一个可以用来定义语言特性的元工具;另外创建了语言特性和语言类型值之间的一种明确和具体的联系。

你可以对于符合 SequenceType 的类型值比符合 BooleanType 的类型值更加有用这个观点提出异议。但是,Swift 3 已经完全的移除了这个特性,所以,你只能承认:你不得不去认为 BooleanType 是如此没有用处以至于会被完全禁止。

能够自己去定义符合 SequenceType 的类型值意味着,这门语言相信我可以像它自己的标准库一样,在相同的水平上,能够自行定义有用的抽象概念值。(没有值丢失,安全,严格!)。

运算符

在 Swift 中的运算符也值得研究。语言中存在着定义运算符的语法,所有的算术运算符都是在这个语法中被定义的。用户们可以自由的定义自己的运算符,这对于想要创建自己的长整数类型 的同时也想要使用标准的算术运算符来说是有用处的。

然而 + 运算符在语言中被定义,三元运算符 ?: 却没有。当你点击 + 时,命令跳转到这个运算符的声明处。当你点击三元运算符中的 ? 和 : 的时候,却没有任何反应。如果你想要在你的代码中使用单个的问号和感叹号作为操作符的话,这是做不到的。注意我这里 不是 说在你的代码中使用一个感叹号操作符不是一个好主意。我只是想说,这个操作符已经被特殊对待,硬编码到了编译器,与其他 C 中定义的操作符一般无二。

这三个例子中的每一个,我们都比较了两个东西:第一个是一种被标准类库用来实现特性的有用语法;一种特权标准库超越使用者代码的特殊情况。

最好的语法和语法糖是可以被一门语言的作者利用自己的类型和系统不断深入挖掘的。Swift 有时候使用类似NilLiteralConvertibleSequenceType, 和易僵化的 BooleanType 等协议来处理这些事情。这种 var name: String? 能够推测出自己的默认属性值(.None)的方式很明显不符合这个条件,因此这是一种不那么给力的语法糖。

我认为另一个值得注意的点是,即使我爱 Ruby 的语法,但是 Ruby 在运算符和 falsiness 这两个地方却不是很灵活。你可以自行定义已存在运算符的实现方式,但是不能添加一个新的运算符,而且运算符的优先级也是固定的。Swift 在这个方面  灵活。而且,当然,在 Swift 3 之前,Swift 在定义 falsiness 方面同样具有更强的灵活性。

错误

在某种程度上来说,Swift 的可选类型类似于 C 语言的可空性, Swift 的错误处理也类似于 C 语言的异常处理。Swift 的错误处理引入了一些新的关键词:dotrythrowthrowsrethrows, 和 catch

使用 throws 标记的函数和方法可以 return 一个值或者 throw 一个 ErrorType。被抛出的错误将会在 catch blocks函数中被捕捉到。在这种机制下,你可以想象 Swift 是通过内部隐含的代表成功或者失败的 _Result 类型 (就像antitypical/Result)来重写一个函数的返回值的。

func doThing(with: Property) throws -> Value

(事实上,这种 _Result 类型并没有被显式定义,而是在编译器中被隐式的处理了。这对于我们的例子并没有造成太多的不同。)在调用函数的内部,传入成功的值的时候将会通过 try 语句,而发生错误的时候,则会跳入并执行 catch block函数。

对比这个与之前的例子中有用的语言特性在语言内部被定义的地方,再 在上面 加上语法(例如操作符和 SequenceType)和语法糖(例如 Optional(可选性)),那么这个代码就变的像我们所期待的那样了。相反的,Swift 的错误处理并没有暴露它的内部 _Result 模型,所以用户无法使用或者改变它。

一些情况下使用 Swift 模型来进行错误处理非常合适,例如Brad Larson 用来移动机器人手臂的代码我的 JSON 解析代码。其他情况的话,使用 Result 类型和 flatMap 会更合适。

其他的代码可能依赖异步处理,想要传递一个 Result 的类型值到一个处理完成 block。苹果的解决方案只能在某些特定的情况下起到作用,给予在错误模型上更大的自由可以帮助缩小这门语言和使用者之间的距离。Result 是很好的,因为它足够灵活,可以在上面玩很多花样。try/catch 语法并不是很给力,因为它的使用十分严格而且只有一种使用方法。

未来

Swift 4 承诺很快异步的语言特性就会可以使用。目前还不清楚将如何实现这些功能,但是 Chris Lattner 已经写了关于如何使用 Swift 4 的书籍:

一流的并发,包括:Actors、同步/等待、原子性、内存模型及其它一些相关主题。

异步/等待 是我对于 Swift 的异步的处理机制后面将会是什么模样所采取的主要理论。在外行人眼里看来,异步/等待 涉及到当函数是异步的时候,需要声明函数的 async,并使用 await 来等待函数方法的结束。从 C# 的这个简单例子来了解一下:

async Task GetIntAsync()
{
    return new Task(() =>
    {
        Thread.Sleep(10000);
        return 1
    });
}

async Task MyMethodAsync()
{
    int result = await GetIntAsync();
    Console.WriteLine(result);
}

第一个函数方法,GetIntAsync 返回了一个任务,该任务等待一段时间后返回了一个值。因为这个函数返回了一个 Task,所以被标记为 async。第二个函数方法,首先调用 MyMethodAsync,使用关键词 await。这通知了整个系统,在 Task 完成并执行 GetIntAsync 之前,这个系统可以做其他的事情。而一旦这个任务完成了,这个函数就会恢复控制功能,重新获得编写控制台输出的能力。

从这个例子看来,C# 的 Task 对象看起来很像 Promise (承诺)。此外,任何使用 await 的函数都必须被定义为 async。编译器可以确保这点。这个解决方案体现了出了 Swift 的错误模型:被抛出的函数方法必须被捕捉到,而如果没有,那这些函数方法一定也是被标记了 throws 。

它也像错误模型一样有着缺陷。一个全新的构造和一些关键词的添加之后使它变的更像是一种纯粹的语法糖而不是一个更有用的工具。这种构造一部分依赖于在标准库中定义的类型,一部分依赖于编译器定义的语法。

属性

属性行为是 Swift 4 可能引入的另一个重大特性。这里是关于属性行为的被拒绝的提案,被用来对 Swift 4 进行更加仔细地检查。

属性行为让你可以对一个属性附加上一个类似 lazy 的行为。这个 lazy 属性,举个例子,将只在第一次访问时设置一个值。但你现在已经可以使用这个特定的行为,这是直接硬编码进 Swift 的编译器的。提出的属性行为将允许标准库设施来实现一些行为和允许用户进行完全的自定义。

可能这已经是全世界最好的特性了。从一个已经被硬编码进编译器的一个特性开始,然后在这个特性取得一定声望之后,创建一个更通用的框架来允许你通过语言本身定义这个特性。在这一点上,任何 Swift 的作者都可以创建类似的功能,精确调整来满足自己的需求。

如果 Swift 的错误模型遵循着相同的路径,Swift 的标准库可能会暴露出一个 Result 类型值,然后任何返回一个 Result 的功能都可以使用 do/try/catch 语法(就像那些可以单个失败的并行、同步事件)。对于那些不需要符合当前可用语法的错误,就像异步错误,用户可能拥有一个他们可以使用的一个共同的 Result。如果这个 Result 同时请求很多锁,用户可以flatMap

元编程

异步/等待 能够以相似的方式工作。定义一个 Promise 或者 Task 协议,而符合这些协议的将会可以 await 的。 then 或者flatMap 将会是类型中可用的部分,根据用户的需求,它们能够根据需要以不同的程度使用语言的特性。

我想要去更加多的认识元编程,我已经写了具有扩展性的关于 Objective-C 中的元编程,但是它与我们正着手在做的东西很相似。代码和元代码之间的界限是模糊的。Swift 编译器中的代码是元代码,并且 Swift 本身也是代码。如果定义一个 operator 函数的实现(就像Ruby所做的)就是代码,那么定义一个全新的运算符看起来就像是元代码。

作为一种面向协议的语言,Swift 很独特的被专门设置来让我们挖掘这门语言的语法魅力,就像我们用 BooleanType 和SequenceType 所做的一样。我很乐意去看一下这些被扩展的能力。

关键词停止和语法开始或者语法停止和语法糖开始的界限,不是很明确,但是使用这门语言编写代码的工程师应该有能力去使用那些同样被用来开发标准库的工具。





原文发布时间为:2016年09月10日

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