使用Swift构建应用程序在实践教学中的应用

镇江技师学院 李佳琳 黄向东

本文将着重探讨Swift中涵盖高级FP的使用，因此通过现实世界情况来思考这些概念，将会在教学中对学生学习Swift有所帮助。在这种情况下，假设正在构建一个游乐园的应用程序，并且该公园的乘坐数据由远程服务器上的API提供。在Xcode中创建一个新的playground。

首先将以下内容添加到playground：

通过更改变量，可以创建可变状态。单独或在相对简单的系统中，可变状态不是什么大的问题。但是，当将许多对象连接在一起时，例如在大型面向对象系统中，可变状态会产生许多令人头疼的问题。例如，当两个或多个线程访问相同的变量同时，它们可能会修改或访问失灵，导致意外行为的发生。这包括竞争条件、死锁和许多其他问题。想象一下，如果你可以编写状态永远不会发生变化的代码。并发系统中出现的一大堆问题就会消失。可以通过创建不可变状态来执行此操作，因此不允许在程序过程中更改数据。使用不可变数据的主要好处是：使用它的代码单元没有副作用，这意味着代码中的函数不会改变自身之外的元素，并且在函数调用发生时不会出现任何怪异的效果。在本文中使用的主要数据是一个不可变的Swift常量时会发生什么。

要讨论的最后一个概念是递归，只要函数将自身称为其函数体的一部分，就会发生递归。在函数式语言中，递归有效地替换了命令式语言中使用的循环结构。当函数的输入导致再次调用函数时，这被认为是递归情况。为了避免无限的函数调用堆栈，递归函数需要一个基本案例来结束它们。让我们为您的游乐设施添加递归排序功能。

如果等待时间较短，认为一次乘坐比另一次乘坐少，如果乘坐的名称相同，认为它们相等。现在，扩展Array到包含一个quick-Sorted方法：

该算法首先选择一个枢轴元素。然后将收藏分为两部分；一部分保持所有小于或等于枢轴的元素，另一部分保持剩余元素大于枢轴。然后使用递归对两部分进行排序。请注意，通过使用递归，不需要可变状态。使用如下代码验证功能：

第二行确认quickSorted没有修改传入的数组。要记住的一件事是，递归函数确实有一些额外的内存（堆栈）使用和运行时开销，但是它们通常比它们更混乱的命令式对应物更优雅，并且这不应该是较小数据集的问题。

通过考虑以下问题，可以将在此学到的大部分内容与FP相结合，并清楚地展示函数式编程的一些优点。一个有小孩的家庭希望在休息之后尽可能多地游玩，所以他们需要找到哪些适合儿童的游乐设施有最短的线路。通过等待时间少于20分钟的所有家庭游乐设施帮助他们，并按等待时间（升序）对其进行排序。

如上所写，命令式代码很好，但快速浏览并不是很清楚，直接地了解它正在做什么。必须暂停以详细查看算法才能掌握它。如果回来做一些维护，调试或者将其交给新开发人员怎么办？FP可以做得更好。生成的代码是声明性的，这意味着它是自我解释的，并且读起来就像它解决的问题陈述。这与命令式代码不同，命令式代码类似于计算机必须采取的步骤来解决问题陈述。

通过以上实例，可以更清晰地使学生懂得，Swift不是一种纯函数式语言，但它结合了多种编程范例，为提供应用程序开发的灵活性。开始使用FP技术的好地方是在Model层，ViewModel层以及应用程序的业务逻辑出现的任何位置。对于用户界面，使用FP技术的地方不太清楚。反应式编程是用于UI开发的类似FP的方法的示例。例如，RxSwift是用于iOS和macOS编程的反应库。通过采用功能性的声明式方法，的代码可以更简洁明了。同样，当的代码被隔离到没有副作用的模块化功能时，的代码将更容易测试。最后，随着多处理核心成为CPU和GPU的标准，最小化副作用和并发问题将变得越来越重要，FP将是实现平稳性能的最重要方式之一！