در دنیای امروز، زبان‌های برنامه‌نویسی نقش حیاتی در توسعه نرم‌افزارها و اپلیکیشن‌های مختلف ایفا می‌کنند. هر کدام از این زبان‌ها با ویژگی‌ها و قابلیت‌های خاص خود، به توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند تا نیازهای مختلف پروژه‌های خود را برآورده کنند. یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی که در سال‌های اخیر توجه بسیاری را به خود جلب کرده است، زبان برنامه‌نویسی Swift است. این زبان که توسط شرکت اپل معرفی شده، به سرعت به یکی از محبوب‌ترین ابزارهای توسعه‌دهندگان تبدیل شده است.

Swift چیست؟

Swift یک زبان برنامه‌نویسی قدرتمند و در عین حال آسان است که توسط شرکت اپل برای توسعه اپلیکیشن‌های iOS و macOS طراحی شده است. این زبان برنامه‌نویسی در سال ۲۰۱۴ معرفی شد و به سرعت توانست جایگاه خود را در بین برنامه‌نویسان و توسعه‌دهندگان پیدا کند. این زبان به‌عنوان جایگزینی مدرن برای زبان Objective-C طراحی شده و به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردش مانند سرعت بالا، ایمنی بیشتر و خوانایی کد، توانسته است به یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی تبدیل شود.

تاریخچه

Swift، زبان برنامه‌نویسی مدرن و قدرتمندی است که توسط اپل در سال ۲۰۱۴ معرفی شد. این زبان به‌منظور رفع محدودیت‌های زبان Objective-C و ارائه راه‌حلی نوین برای توسعه اپلیکیشن‌های iOS و macOS طراحی شده بود. توسعه این زبان که از سال ۲۰۱۰ توسط کریس لاته‌نر در اپل آغاز شده بود، بر پایه‌ی بهبود خوانایی کد، سادگی یادگیری و افزایش امنیت و کارایی متمرکز بود. Swift با استفاده از سینتکس ساده و سازگاری با LLVM، بهینه‌سازی‌های قابل توجهی را در عملکرد و مدیریت حافظه ارائه داد. پس از انتشار، به سرعت توجه توسعه‌دهندگان و جامعه‌ی نرم‌افزاری را به خود جلب کرد و با پشتیبانی گسترده و متن‌باز شدن در دسامبر ۲۰۱۵، مشارکت جهانی در بهبود و توسعه‌ی آن افزایش یافت. این زبان امروزه به عنوان یکی از محورهای اصلی توسعه‌ی نرم‌افزار در اکوسیستم اپل شناخته می‌شود.

ویژگی‌های Swift

زبان برنامه‌نویسی Swift به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، تبدیل به یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی در میان توسعه‌دهندگان شده است. این زبان برنامه‌نویسی سریع، ایمن و نسبتاً آسان برای استفاده در مقایسه با زبان‌های قدیمی‌تر مانند Objective-C است. دلایل دیگری که باعث می‌شود یادگیری آن جذاب باشد، شامل جامعه پرشور و پرانرژی‌ای است که در اطراف آن شکل گرفته است. یادگیری برنامه‌نویسی با Swift نسبت به سایر زبان‌ها دسترس‌پذیرتر است و ابزارهای بیشتری برای یادگیری آن وجود دارد. در این بخش به بررسی برخی از ویژگی‌های این زبان می‌پردازیم.

مدیریت حافظه خودکار (ARC) 

Swift با استفاده از سیستم مدیریت حافظه خودکار (Automatic Reference Counting - ARC)، به‌طور خودکار تعیین می‌کند که کدام نمونه‌ها دیگر استفاده نمی‌شوند و آنها را حذف می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود تا برنامه‌نویسان نیازی به مدیریت دستی حافظه نداشته باشند و از بروز خطاهای مرتبط با حافظه جلوگیری شود.

کلوزرها (Closures) و اشاره‌گرهای تابع

کلوزرها در Swift با اشاره‌گرهای تابع (function pointers) یکپارچه شده‌اند. اشاره‌گرهای تابع شامل آدرس یک تابع خاص هستند و به جای کدنویسی مستقیم، با فراخوانی تابع رفتار خاصی را مشخص می‌کنند. کلوزرها این اشاره‌گرهای تابع را در خود جای می‌دهند و می‌توانند مقادیر را از توابعی که در آنها قرار دارند، دریافت کنند.

تاپل‌ها و مقادیر بازگشتی چندگانه

در این زبان، می‌توانید چندین مقدار را از یک تابع بازگردانید. در زبان‌های C ، می‌توان با استفاده از اشاره‌گرها، ساختارها یا آرایه‌ها، چندین مقدار را بازگرداند، اما Swift اجازه می‌دهد تا با استفاده از تاپل‌ها، چندین مقدار را به‌عنوان یک موجودیت واحد از تابع بازگردانید. تاپل‌ها مجموعه‌هایی ثابت و مرتب از عناصر هستند.

جنریک‌ها (Generics)

جنریک‌ها در Swift به کاربران اجازه می‌دهند تا توابع و نوع‌های بازاستفاده‌پذیری بنویسند که می‌توانند با هر نوعی کار کنند. این ویژگی به یافتن خطاها در کد کمک می‌کند و باعث می‌شود تا توابع و نوع‌های عمومی‌تری را تعریف کنید که با توجه به نیازهای مشخص‌شده، با هر نوع داده‌ای کار می‌کنند.

تکرار سریع و مختصر بر روی محدوده یا مجموعه

این زبان راه ساده‌ای برای حلقه زدن بر روی تمام عناصر یک آرایه فراهم می‌کند. آرایه مجموعه‌ای از عناصر مشابه است که برای ارجاع و فهرست‌بندی آسان‌تر کنار هم قرار گرفته‌اند. از آنجا که Swift از نوع داده‌های آرایه آگاه است، می‌تواند بلوک‌های کد را به‌سرعت و کارآمد اجرا کند.

ساختارهایی با پشتیبانی از متدها، توسعه‌ها و پروتکل‌ها

در این زبان برنامه‌نویسی، می‌توانید ساختارها را ایجاد، نام‌گذاری و استفاده کنید و با استفاده از توسعه‌ها (extensions)، قابلیت‌های بیشتری به آنها اضافه کنید. این شامل امکان گسترش انواع حتی بدون دسترسی به منبع اصلی کد می‌شود.

الگوهای برنامه‌نویسی تابعی

این زبان برنامه‌نویسی از الگوهای برنامه‌نویسی تابعی پشتیبانی می‌کند که به شما امکان می‌دهد با استفاده از توابع، رفتارهای پیچیده‌ای را پیاده‌سازی کنید. این توابع می‌توانند به طور مکرر یک مقدار را محاسبه کرده و الگویی ایجاد کنند که به کد فراخواننده بازگردانده می‌شود.

مدیریت خطاهای قدرتمند داخلی

مدیریت خطاها در در این زبان تعیین می‌کند که هنگام وقوع یک خطا چه اتفاقی بیفتد، مثلاً وقتی کاربری رمز عبور اشتباهی وارد می‌کند. در Swift چهار روش برای مدیریت خطاها وجود دارد: پرتاب کردن (throwing)، گرفتن (catching)، انتشار (propagating) و دستکاری خطاهای قابل بازیابی در زمان اجرا.

جریان کنترل پیشرفته با کلیدواژه‌های do، guard، defer و repeat

این زبان از دستورات کنترل جریان برای کنترل نحوه اجرای یک برنامه استفاده می‌کند. چند نوع دستور کنترل جریان وجود دارد، از جمله دستورات انتقال کنترل، دستورات حلقه و دستورات شاخه. Swift با استفاده از دستورات پیشرفته جریان کنترل مانند do برای معرفی محدوده، guard برای مدیریت خطاها، defer برای اجرای اقدامات پاکسازی و repeat برای اجرای مکرر بلوک‌های کد تحت شرایط خاص، امکانات بیشتری ارائه می‌دهد.

چرا زبان برنامه‌نویسی Swift را یاد بگیریم؟

Swift یک زبان برنامه‌نویسی بسیار کارآمد و محبوب است که دلایل متعددی برای یادگیری آن وجود دارد. ابتدا، این زبان به عنوان زبان اصلی برای توسعه اپلیکیشن‌های iOS شناخته می‌شود، که این موضوع آن را برای هرکسی که به توسعه اپلیکیشن‌های موبایل علاقه‌مند است، ضروری می‌سازد. دوم، این زبان برنامه‌نویسی دارای سینتکسی مدرن و ویژگی‌های قدرتمند است که یادگیری و استفاده از آن را آسان و کارآمد می‌کند. سوم، این زبان به دلیل سرعت بالا و امنیت زیاد، برای ساخت اپلیکیشن‌های قابل اعتماد و با عملکرد بالا ایده‌آل است. در نهایت، با افزایش محبوبیت آن، یادگیری این زبان می‌تواند فرصت‌های شغلی پردرآمدی را در صنعت فناوری برای افراد فراهم کند.

مزایا و معایب Swift

زبان برنامه‌نویسی Swift، با ویژگی‌های برجسته و مزایای قابل توجه، به یکی از زبان‌های محبوب در بین توسعه‌دهندگان تبدیل شده است. با این حال، مانند هر زبان دیگری، این زبان نیز معایبی دارد که باید در نظر گرفته شود. در این بخش، به بررسی مزایا و معایب آن می‌پردازیم.

مزایا

• ایمنی: این زبان به گونه‌ای طراحی شده است که ایمن‌تر از زبان‌های مبتنی بر C باشد. این زبان با حذف کدهای ناامن، برنامه‌نویسان را قادر می‌سازد تا کدهای تمیزتر و ایمن‌تری بنویسند که باعث کاهش کرش‌های زمان اجرا می‌شود. در Swift، متغیرها قبل از استفاده مقداردهی می‌شوند، آرایه‌ها و اعداد صحیح از نظر سرریز بررسی می‌شوند و مدیریت حافظه به‌طور خودکار انجام می‌شود. این ویژگی‌ها باعث می‌شود تا خطاها به سرعت شناسایی و اصلاح شوند و زمان صرف‌شده برای دیباگ کردن کاهش یابد.
• سرعت و کارایی: اپل ادعا می‌کند که الگوریتم‌های جستجو در Swift تا ۲.۶ برابر سریع‌تر از Objective-C و تا ۸.۴ برابر سریع‌تر از Python 2.7 اجرا می‌شوند. Swift از کامپایلر LLVM به عنوان چارچوب کامپایلر استفاده می‌کند که زبان اسمبلی را به کد ماشین ترجمه و بهینه‌سازی می‌کند. این به این معنی است که با استفاده از آن، کد کمتری نسبت به Objective-C نوشته می‌شود، که فرآیند توسعه را سریع‌تر می‌کند.
• چند سکویی (Cross-platform): این زبان برنامه‌نویسی به عنوان یک زبان متن‌باز، قابلیت اجرا بر روی پلتفرم‌های مختلفی مانند ویندوز و لینوکس را دارد. این ویژگی، آن را به یک گزینه ایده‌آل برای توسعه‌دهندگان موبایل تبدیل می‌کند. اگرچه Swift بر روی پلتفرم‌های دیگر نیز اجرا می‌شود، برای توسعه چندسکویی نیاز به برنامه‌هایی مانند Sublime Text یا Atom است.
• شهودی و آسان: این زبان به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی بسیار کاربرپسند طراحی شده است. از سینتکس مختصر تا نوع استنباطی، کد در Swift ساده‌تر و قابل فهم‌تر است. طراحی شهودی آن باعث شده تا یادگیری و استفاده از آن برای توسعه‌دهندگان آسان باشد.
• در دسترس بودن: Swift یک زبان برنامه‌نویسی رایگان و متن‌باز است. این زبان به صورت گسترده در دسترس است و شما می‌توانید ابزارهای جانبی، کمک و پشتیبانی از جامعه‌ی کاربران آن را به‌راحتی پیدا کنید. این جامعه‌ی بزرگ و فعال، یادگیری و توسعه با Swift را ساده‌تر می‌کند.
• سازگاری با Objective-C: شما می‌توانید با Swift یک اپلیکیشن کاملاً جدید ایجاد کنید یا از کدهای آن برای پیاده‌سازی ویژگی‌های جدید در اپلیکیشن‌های موجود خود استفاده کنید. کد Swift می‌تواند در کنار فایل‌های Objective-C در یک پروژه قرار گیرد و به API‌های Objective-C دسترسی کامل داشته باشد، که پذیرش Swift را آسان‌تر می‌کند.

معایب

• جامعه کوچک‌تر: با وجود محبوبیت Swift، تنها ۴.۶ درصد از توسعه‌دهندگان در سراسر جهان از این زبان استفاده می‌کنند. اگرچه دلایل بسیاری وجود دارد که این جامعه در حال رشد است، اما در حال حاضر این موضوع باید در یادگیری و استفاده از آن مد نظر قرار گیرد.
• تلقی اشتباه به عنوان زبان مختص اپل: برخی تصور می‌کنند که Swift فقط برای توسعه اپلیکیشن‌های iOS و macOS مناسب است، زیرا اپل این زبان را توسعه داده و ویژگی‌های زیادی برای محصولات اپل دارد. این تصور اشتباه می‌تواند به دلیل این باشد که این زبان ابتدا به عنوان یک زبان اپل معرفی شد و بیشتر تمرکز اولیه آن روی اکوسیستم اپل بود. در نتیجه، برخی افراد ممکن است آن را فقط به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی مخصوص اپل در نظر بگیرند.
• زبان جدیدتر: Swift ممکن است به اندازه زبان‌های قدیمی‌تر توسعه یافته و پشتیبانی شده نباشد، که این موضوع نیاز به منابع اضافی برای یادگیری دارد. این زبان همچنین به دلیل جدید بودن، برخی چالش‌ها را برای برنامه‌نویسان قدیمی که به زبان‌های قدیمی‌تر عادت کرده‌اند، ایجاد می‌کند. همچنین، Swift فقط از iOS 7 و macOS 10.9 به بالا پشتیبانی می‌کند، که ممکن است کار با نسخه‌های قدیمی‌تر را چالش‌برانگیزتر کند.
• عدم بازتاب (Reflective) بودن: از آنجایی که Swift یک زبان ایستا (Static Typing) است، می‌تواند ویژگی‌ها و متغیرهای یک شیء را توصیف کند، اما نمی‌تواند آنها را در زمان اجرا تغییر دهد یا به آنها دسترسی داشته باشد. این محدودیت باعث می‌شود که این زبان در مقایسه با زبان‌های دیگر که قابلیت بازتاب (Reflection) دارند، انعطاف‌پذیری کمتری داشته باشد. اگرچه Swift دارای قابلیت میرورینگ برای جبران این نقص است، اما بسیاری از برنامه‌نویسان معتقدند که این قابلیت به اندازه بازتاب در زبان‌های دیگر قدرتمند نیست.

مقایسه Swift، Objective-C و Java

نمونه کدها و مثال‌های عملی

برای درک بهتر Swift، می‌توان به مثال‌های ساده‌ای از کدهای آن اشاره کرد. در زیر یک مثال ساده از یک برنامه "Hello, World!" در Swift آورده شده است.

import Foundation
print("Hello, World!")

این کد با استفاده از کتابخانه Foundation، متن "Hello, World!" را در خروجی چاپ می‌کند. این مثال ساده نشان‌دهنده سینتکس ساده و قابل فهم Swift است.
برای درک بهتر قابلیت‌های Swift، می‌توان به پروژه‌های پیچیده‌تری نیز اشاره کرد. به عنوان مثال، یک اپلیکیشن ساده برای مدیریت وظایف روزانه (To-Do List) می‌تواند شامل قابلیت‌هایی مانند افزودن، ویرایش و حذف وظایف باشد. در زیر یک نمونه کد برای افزودن یک وظیفه جدید به لیست وظایف آورده شده است.

import Foundation
class Task {
    var title: String
    var isCompleted: Bool
    init(title: String) {
        self.title = title
        self.isCompleted = false
    }
}
class TaskManager {
    var tasks: [Task] = []
    func addTask(title: String) {
        let newTask = Task(title: title)
        tasks.append(newTask)
    }
    func listTasks() {
        for task in tasks {
            print("\(task.title) - Completed: \(task.isCompleted)")
        }
    }
}
let taskManager = TaskManager()
taskManager.addTask(title: "Buy groceries")
taskManager.listTasks()

جمع‌بندی

Swift یک زبان برنامه‌نویسی قدرتمند و مدرن است که با ارائه ویژگی‌های منحصر به فردی مانند سرعت بالا، ایمنی بیشتر و خوانایی کد، توانسته است جایگاه خود را در بین توسعه‌دهندگان پیدا کند. این زبان با استفاده از جدیدترین تکنیک‌های برنامه‌نویسی و مدیریت حافظه، توسعه اپلیکیشن‌های iOS و macOS را ساده‌تر و کارآمدتر کرده است. با توجه به برنامه‌های آینده و به‌روزرسانی‌های مورد انتظار، این زبان برنامه‌نویسی آینده روشنی دارد و می‌تواند به یکی از اصلی‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی در حوزه‌های مختلف تبدیل شود.