Swift 5.7 新特性

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Xcode 14b3 Swift 5.7

简化的可选绑定（SE-0345）

对可选类型解包时无需显式绑定，写法更简洁：

let s1: String? = "s1"

if let s1 {
  print(s1)
}

guard let s1 else {
  exit(0)
}
print(s1)

更强大的类型推断

默认表达式的类型推断（SE-0347）

Swift 现在支持给泛型参数赋予默认值，并且能根据上下文推断泛型参数的具体类型。

func compute<C: Collection>(_ values: C = [0, 1, 2]) { }

compute([1, 2, 3]) // [Int]
compute(["a", "b", "c"]) // [String]
compute([1, "2", {}]) // [Any]

多语句闭包的类型推断（SE-0326）

以前的多语句闭包必须写明参数和返回值类型：

let _ = [-1, 0, 1].map { v -> String in
  if v < 0 {
    return "negative"
  } else if v > 0 {
    return "positive"
  } else {
    return "zero"
  }
}

现在，编译器会自动推断：

let _ = [-1, 0, 1].map {
  if $0 < 0 {
    return "negative"
  } else if $0 > 0 {
    return "positive"
  } else {
    return "zero"
  }
}

更灵活的正则表达式

正则类型（SE-0350）

Swift 5.7 新增了正则类型 Regex<Output>，用于便捷地构建正则表达式。

let s = "Stay hungry, stay foolish."
let regex1 = try! Regex("[Ss]tay")
let matches1 = s.matches(of: regex1)
for match in matches1 {
  let l = match.range.lowerBound
  let r = match.range.upperBound
  printLog(s[l..<r])
}

正则构造器 DSL（SE-0351）

正则表达式简洁有力，但难以书写。因此 Swift 提供了 DSL 供我们使用，便于方便地书写正则表达式。比如下面示例代码中的 OneOrMore(.word) 表达的意思和 /[A-Za-z0-9]+/ 是一样的。

import RegexBuilder

let regex2 = Regex {
  "Stay "
  Capture {
    OneOrMore(.word) // matches2.1
  }
  ", stay "
  Capture {
    OneOrMore(.word) // matches2.2
  }
  "."
}
if let matches2 = try regex2.wholeMatch(in: s) {
  // matches2.0 是整个匹配的字符串
  printLog(matches2.0, matches2.1, matches2.2)
}

Regex 还支持使用别名和下标来获取匹配结果：

let ref1 = Reference(Substring.self)
let ref2 = Reference(Substring.self)
let regex3 = Regex {
  "Stay "
  Capture(as: ref1) { // res[ref1]
    OneOrMore(.word)
  }
  ", stay "
  Capture(as: ref2) { // res[ref2]
    OneOrMore(.word)
  }
  "."
}
if let matches3 = try regex3.wholeMatch(in: s) {
  printLog(matches3[ref1], matches3[ref2])
}

另外，RegexBuilder 中的 buildPartialBlock 实现了基于结果生成器的重载。这是 SwiftUI 喜闻乐见的，因为此前的 ViewBuilder ****最多只能从 10 个子 view 构建，但 buildPartialBlock 可以突破这个限制。这和 reduce 函数有点类似，在前一个生成的结果基础上，继续累积新的值。

更多相关 API 请查看：RegexBuilder。

正则字面量（SE-0354）

Swift 支持使用字面量直接构建正则表达式，构建方式非常简单，只需要将表达式置于两个 / 之间：

let regex4 = /[Ss]tay/
let matches4 = s.matches(of: regex4)
for match in matches4 {
  let l = match.range.lowerBound
  let r = match.range.upperBound
  printLog(s[l..<r])
}

字面量构建的正则表达式同样支持使用别名对匹配结果进行引用：

let regex5 = /Stay (?<s1>.+), stay (?<s2>[A-Za-z0-9]+)./
if let matches5 = try regex5.wholeMatch(in: s) {
  printLog(matches5.s1, matches5.s2)
}

值得注意的是，基于字符串构建的 Regex 类型必须在运行时才能对该字符串进行正确解析。而正则字面量在编译期就能被编译器诊断出错误，这也是我们应该优先使用正则字面量的原因。下面是 Regex 类型和字面量结合使用的示例：

let regex6 = Regex {
  "Stay"
  Capture { // 空格使用使用\\转义
    /\\ .+/
  }
  ", stay"
  Capture {
    /\\ [A-Za-z0-9]+/
  }
  "."
}
if let matches6 = try regex6.wholeMatch(in: s) {
  printLog(matches6.1, matches6.2)
}

基于正则的字符串处理算法（SE-0357）

除了上面提到的 matches(of:)、wholeMatch(in:)，Swift 中的集合类型许多原有的方法也提供了对 Regex 的支持。比如：

printLog(s.replacing(/[Ss]tay/, with: "be"))
printLog(s.contains(/\\ foo.+/))

阐明了非隔离异步函数的执行（SE-0338）

在此之前，在 g 中调用 f 时，f 可能会 actor 上执行并造成长时间的阻塞。

而现在所有的非隔离异步函数的执行，都会在全局的协作并发池上执行。当然，从 actor 切换至全局并发池执行时，程序依然会进行 Sendable 检查。比如，在 g 中调用 f 时，如果 c 没有实现 Sendable，编译器会发出警告。

class C { }

// 总是在全局的协作并发池上执行
func f(_: C) async { }

actor A {
  func g(c: C) async {
		// 总是在 actor 上执行
    print("on the actor")

    await f(c)
  }
}

新的时间 API （SE-0329）

Swift 5.7 提供了一种新的标准化时间组件，由以下三部分组成：

  • Clock：基于 Clock 协议实现，是一种计算时间的机制，定义了现在以及将来某个指定的时间点唤醒工作的方式。
  • Instant：基于 InstantProtocol 协议实现，表示某个时间点。
  • Duration：基于 DurationProtocol 协议实现，表示两个时间点之间的间隔。

Clock 协议定义如下，其中的关联类型 Instant 遵循 InstantProtocol 协议，而另一个关联类型 Duration 和 InstantProtocol 协议中的 Duration: DurationProtocol 的类型保持一致：

@available(macOS 13.0, iOS 16.0, watchOS 9.0, tvOS 16.0, *)
public protocol Clock : Sendable {

    associatedtype Duration where Self.Duration == Self.Instant.Duration

    associatedtype Instant : InstantProtocol

    var now: Self.Instant { get }

    var minimumResolution: Self.Duration { get }

    func sleep(until deadline: Self.Instant, tolerance: Self.Instant.Duration?) async throws
}

系统内置了两种 Clock：

  • ContinuousClock：系统睡眠时，仍能计时。
  • SuspendingClock：系统睡眠时，停止计时。

两种 Clock 使用方式一样，这里以 ContinuousClock 为例。比如用来计算某个同步操作的耗时：

let clock = ContinuousClock()
let elapsed = clock.measure {
  for _ in 0..<999999 {}
}
printLog("Loop duration: \\(elapsed)")

Clock 还能用来计算异步事件的耗时，Task 也新增了对 Clock 的支持：

func delayWork() async throws {
  // tolerance 为容差，默认为 nil
  // 这里表示任务会睡眠 0.5 至 1 秒
  let elapsed = try await clock.measure {
    try await Task.sleep(until: .now + .seconds(0.5), tolerance: .seconds(0.5), clock: .continuous)
  }
  printLog("Sleep duration: \\(elapsed)")
  printLog("Time is up, keep working...")
}

try await delayWork()

如果任务在睡眠时间结束前就结束了，会抛出 CancellationError 类型的错误。

不透明类型增强了使用范围（SE-0341）

此前，不透明类型只能用于返回值。现在，我们还可以将其用于属性、下标、函数参数以及结构化的返回类型（元组、数组、闭包等）。

func tuple(_ v1: some View, _ v2: some View) -> (some View, some View) {
  (v1, v2)
}

主要关联类型以及轻量级同类型要求（SE-0346）

协议支持多个关联类型，使用尖括号声明（类似泛型写法）的则是主要关联类型。

我们来看看 Collection 协议最新的定义：

public protocol Collection<Element> : Sequence {

  associatedtype Element
  associatedtype Iterator = IndexingIterator<Self>
  ...
}

这里的 Element，就是主要关联类型。借助这一特性以及增强了使用范围的不透明类型，在使用具有主要关联类型的协议时，写法可以更优雅。比如下面这个用于比较两个集合的函数：

func compare<C1: Collection, C2: Collection>(_ c1: C1, _ c2: C2) -> Bool
where C1.Element == C2.Element, C1.Element: Equatable { }

可以写得更简洁易读：

func compare<E: Equatable>(_ c1: some Collection<E>, _ c2: some Collection<E>) -> Bool { }

实际上，以前类似的泛型写法 T where T: P, T.E: V 一般都可以简写为 some P<V>。

关于存在类型的改进

所有协议都可以作为存在类型使用（SE-0309）

Swift 5.6 之前，我么经常遇到协议相关的编译错误：

Protocol can only be used as a generic constraint because it has 'Self' or associated type requirements

通常我们的解决方法是将协议作为泛型约束来解决，Swift 5.6 为此引入了存在类型（一个能够容纳任意遵循某个协议的具体类型的容器类型），并新增了 any 关键字来进行标记。这一特性在 Swift 5.7 中全面解锁，所有的协议都可以使用 any 关键字来进行修饰。

值得注意的是，存在类型会导致性能损耗，any 关键字的主要作用其实是为了提醒我们它带来的潜在副作用，因此我们应该尽量避免使用它，除非你真的需要一个动态的类型。

隐式打开的存在的类型（SE-0352）

前面我们提到存在类型是一种容器类型，它只有在运行时才能将容器打开获取到内部的具体类型。这会导致如下的代码报错：

protocol P {
  associatedtype A
  func getA() -> A
}

func takeP<T: P>(_ value: T) { }

func test(p: any P) {
  // error: protocol 'P' as a type cannot conform to itself
  takeP(p)
}

因为泛型约束，takeP 在入参时需要传入一个实现协议 P 的具体类型。而 test 中的 p 是存在类型，它是一个容器类型，其内部的具体类型可以动态改变，并且只有在运行时才能获取到真正的具体类型。所以，我们会看到如上的编译错误。

但现在这个错误不存在了，Swift 赋予了存在类型隐式打开的特性。在 test 中将 p 传入 takeP 时，p 容器内部的具体类型会被自动取出，然后被传递至 takeP 函数。这个自动拆箱的过程，有点类似可选类型中的隐式解包。

受约束的存在类型（SE-0353）

具有主要关联类型的协议可以用于存在类型，通过主要关联类型对其进行约束。

比如我们将某个包含整数的集合转换称数组类型：

func mapNumbers(_ c: any Collection<Int>) -> [Int] {
  c.map { $0 }
}

分布式 actor

分布式 actor 主要用于服务端，有兴趣的读者可以参考：SE-0336、SE-0344。

本文仅是抛砖引玉，关于 Swift 5.7 更详细的变更请参考： Swift/CHANGELOG.md

文中涉及源码参考：Source code。

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