Hướng dẫn học lập trình Swift cơ bản cho người mới

Swift là gì và dùng để làm gì

Apple giới thiệu Swift năm 2014 như một sự thay thế hiện đại cho Objective-C và mở mã nguồn năm 2015; dự án nằm tại swift.org. Đây là ngôn ngữ chính cho ứng dụng trên các nền tảng của Apple, thường đi cùng framework SwiftUI hoặc UIKit. Swift cũng được dùng cho mã phía máy chủ (ví dụ với framework Vapor) và công cụ dòng lệnh. Ngôn ngữ được thiết kế để ngăn các lỗi phổ biến: biến phải được khởi tạo, mảng kiểm tra chỉ số vượt giới hạn, và nil phải được xử lý một cách tường minh.

Cài Swift và chạy Hello, world

Trên Mac, cài Xcode từ App Store hoặc bộ công cụ dòng lệnh của Xcode. Trên Linux và Windows, tải toolchain từ swift.org. Kiểm tra bằng swift --version.

print("Hello, world")

swift hello.swift
# Hello, world
swiftc hello.swift -o hello   # compile to a binary
./hello

Với dự án lớn hơn, chạy swift package init --type executable rồi swift run. Playground của Xcode là một cách dễ khác để thử nghiệm.

Hằng số, biến và các kiểu dữ liệu cơ bản

Dùng let cho hằng số và var cho biến. Nên ưu tiên let; trình biên dịch sẽ cảnh báo khi một var không bao giờ bị thay đổi. Kiểu được suy luận, và Swift không bao giờ tự chuyển đổi giữa các kiểu số.

let name = "Ada"
var count = 7
count += 1
let avg = Double(count) / 2   // explicit conversion
print("\(name) has \(count) items, avg \(avg)")  // Ada has 8 items, avg 4.0
print(7 / 2, 7 % 2)          // 3 1

\(expression) bên trong một chuỗi ký tự sẽ chèn một giá trị vào (nội suy chuỗi).

Điều khiển luồng

let score = 72
if score >= 90 {
    print("A")
} else if score >= 70 {
    print("B")                 // B
} else {
    print("C")
}

for i in 0..<3 {
    print(i, terminator: " ")  // 0 1 2
}
print()

var n = 10
while n > 1 { n /= 2 }
print(n)                       // 1

let day = "SAT"
switch day {
case "SAT", "SUN":
    print("weekend")           // weekend
default:
    print("weekday")
}

switch phải bao quát mọi trường hợp, mặc định không chạy tràn xuống nhánh sau, và có thể khớp theo khoảng (case 90...100:), tuple và các case của enum.

Hàm và closure

Tham số có nhãn đối số mà bên gọi phải viết, khiến lời gọi đọc như một câu. Dùng _ để bỏ nhãn. Closure là hàm không tên được viết trong cặp ngoặc nhọn.

func greet(_ name: String, with greeting: String = "Hello") -> String {
    return "\(greeting), \(name)!"
}

print(greet("Lin"))                  // Hello, Lin!
print(greet("Lin", with: "Hi"))      // Hi, Lin!

let nums = [3, 1, 2, 5]
let squares = nums.map { $0 * $0 }
let evens = nums.filter { $0 % 2 == 0 }
let sorted = nums.sorted(by: >)
print(squares, evens, sorted)        // [9, 1, 4, 25] [2] [5, 3, 2, 1]

$0 chỉ đối số đầu tiên của closure. Khi closure là đối số cuối cùng, có thể viết nó sau cặp ngoặc tròn (cú pháp trailing closure).

Mảng, dictionary và set

var fruits = ["apple", "pear"]
fruits.append("fig")
print(fruits.count, fruits[0], fruits.contains("fig"))  // 3 apple true

var ages: [String: Int] = ["ann": 31, "bob": 25]
ages["cy"] = 40
for (person, age) in ages.sorted(by: { $0.key < $1.key }) {
    print(person, age)                                  // ann 31, bob 25, cy 40
}
print(ages["zed", default: 0])                          // 0

let tags: Set = ["b", "a", "b"]
print(tags.count)                                       // 2

Collection là kiểu giá trị: gán một mảng cho biến khác sẽ tạo ra bản sao độc lập (sao chép lười, chỉ khi một trong hai bị thay đổi). Mảng khai báo bằng let hoàn toàn không thể sửa đổi.

Tính năng đặc trưng: optional

Giá trị có thể không tồn tại có kiểu optional, viết là String?. Bạn không thể dùng nó như một String cho đến khi mở gói (unwrap), nên trình biên dịch buộc bạn xử lý trường hợp nil.

let input = "42"
let number: Int? = Int(input)      // nil if input is not a number

if let number {                     // unwrap: runs only when not nil
    print("got \(number)")          // got 42
}

func firstWord(_ text: String) -> String? {
    text.split(separator: " ").first.map(String.init)
}

guard let word = firstWord("hello world") else {
    fatalError("no words")
}
print(word)                                  // hello
print(firstWord("")?.uppercased() ?? "none") // none

if let và guard let mở gói an toàn, ?. (optional chaining) chỉ gọi phương thức khi giá trị tồn tại, còn ?? cung cấp giá trị mặc định. Việc mở gói cưỡng bức value! sẽ làm chương trình sập khi giá trị là nil, nên hãy dùng thật hiếm. Dạng rút gọn if let number cần Swift 5.7 trở lên.

Struct, class, enum và protocol

Struct và enum là kiểu giá trị; class là kiểu tham chiếu có kế thừa. Mã Swift ưu tiên struct và protocol (interface) hơn là cây phân cấp lớp.

protocol Shape {
    func area() -> Double
}

struct Rect: Shape {
    var width: Double
    var height: Double
    func area() -> Double { width * height }
}

enum Circle: Shape {
    case unit
    case radius(Double)
    func area() -> Double {
        switch self {
        case .unit: return Double.pi
        case .radius(let r): return Double.pi * r * r
        }
    }
}

let shapes: [any Shape] = [Rect(width: 2, height: 3), Circle.radius(1)]
let total = shapes.reduce(0) { $0 + $1.area() }
print((total * 100).rounded() / 100)   // 9.14

Struct tự động có hàm khởi tạo theo từng thành viên (Rect(width:height:)). Các case của enum có thể mang giá trị liên kết, như .radius(Double).

Xử lý lỗi

Hàm có thể thất bại được đánh dấu throws. Bên gọi phải dùng try bên trong khối do/catch, hoặc dùng try? để biến lỗi thành nil.

enum AgeError: Error {
    case notANumber(String)
    case negative
}

func parseAge(_ text: String) throws -> Int {
    guard let age = Int(text) else { throw AgeError.notANumber(text) }
    guard age >= 0 else { throw AgeError.negative }
    return age
}

do {
    print(try parseAge("41"))          // 41
    print(try parseAge("abc"))
} catch AgeError.notANumber(let text) {
    print("not a number: \(text)")     // not a number: abc
} catch {
    print("other error: \(error)")
}

let maybe = try? parseAge("-3")        // nil
print(maybe as Any)                    // nil

Một chương trình hoàn chỉnh nhỏ: tần suất từ

import Foundation

let args = CommandLine.arguments
guard args.count == 2 else {
    print("usage: swift words.swift FILE")
    exit(1)
}

do {
    let text = try String(contentsOfFile: args[1], encoding: .utf8).lowercased()
    let words = text.split { !$0.isLetter && $0 != "'" }
    var counts: [Substring: Int] = [:]
    for word in words {
        counts[word, default: 0] += 1
    }
    for (word, n) in counts.sorted(by: { $0.value > $1.value }).prefix(5) {
        print(String(n).padding(toLength: 6, withPad: " ", startingAt: 0) + word)
    }
} catch {
    print("cannot read \(args[1]): \(error.localizedDescription)")
    exit(1)
}

Chạy bằng swift words.swift notes.txt. Foundation cung cấp việc đọc tệp và các hàm hỗ trợ chuỗi; thư viện này có trên các nền tảng Apple và trong toolchain cho Linux và Windows.

Lỗi thường gặp của người mới

• Cố thay đổi hằng số let hoặc thuộc tính của một struct khai báo bằng let. Hãy dùng var khi giá trị cần thay đổi.
• Mong struct được chia sẻ như một đối tượng. Thay đổi bản sao không làm đổi bản gốc; hãy dùng class nếu cần danh tính dùng chung.
• Truy cập String bằng số nguyên, chẳng hạn s[0]. Hãy dùng s.first, s.prefix(3) hoặc các giá trị String.Index.
• Trộn Int và Double trong phép tính mà không chuyển đổi, đây là lỗi biên dịch.
• Quên try trước lời gọi có thể ném lỗi, hoặc dùng try!, vốn làm chương trình sập khi có lỗi.

Học tiếp ở đâu

Đọc "The Swift Programming Language" trên docs.swift.org, là hướng dẫn và tài liệu tham chiếu chính thức, cùng trung tâm tài liệu trên swift.org. Với ứng dụng, hãy làm theo các hướng dẫn SwiftUI của Apple trong Xcode. Sau đó học lập trình đồng thời trong Swift (async/await và actor), generic, và Swift Package Manager để quản lý thư viện phụ thuộc.