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Swift 3.x 中 Strings/Characters 闲聊

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tingxins
2017.02.19 19:10* 字数 1735
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前言

本篇文章主要浅析字符串\字符在 Swift 和 Objective-C 之间的区别及其简单用法。如有不妥的地方还望大家及时帮忙纠正。

字符串判空

在 swift 语言中空字符串初始化方式常用的有两种:

// 方式一:
let testEmptyString0 = ""

// 方式二:
let testEmptyString1 = String()

在开发过程中,我们应该如何用正确的方式来对字符串进行判空处理呢?


// 方式一:这种方式其实就是判断 characters.count 是否为0
if testEmptyString0.isEmpty {
    // empty
}

// 方式二:
if testEmptyString0.characters.count {
    // empty
}

// 方式三:
if (testEmptyString0 as NSString).length {
    // empty
}

字符串长度计算

Objective-C

首先我们来回忆一下,在 Objective-C 中字符串是怎么计算长度的?我想大家都应该知道。来看看苹果是怎么说的:

A string object is implemented as an array of Unicode characters (in other words, a text string). An immutable string is a text string that is defined when it is created and subsequently cannot be changed. To create and manage an immutable string, use the NSString class. To construct and manage a string that can be changed after it has been created, use NSMutableString.

A string object presents itself as an array of Unicode characters. You can determine how many characters it contains with the length method and can retrieve a specific character with the characterAtIndex: method.

看完这段话,想必大家都明白 NSString 是怎么实现的,以及如何获取其长度。通过 length 方法即可,那么 length 方法是如何实现的呢?苹果官方是这样说的:length 方法利用的是 UTF-16 表示的十六位编码单元数字为单位进行计算的(The number of UTF-16 code units in the receiver.)。UTF-16是什么?(感兴趣的童鞋可以看一下我之前写的一篇文章,字符编码(一)),此处不再详述。

Swift 3.0

Unicode 标量表示

在 Swift 中,字符和字符串都是基于 Unicode 标量建立的,采用21位二进制进行编码,共17个平面(除了基本多文种平面中的 UTF-16 代理对码位外,即U+D800至U+DFFF的编码空间),也就是说编码范围是U+0000-U+D7FFF 或者 U+E000-U+10FFFF。

A Unicode scalar is any Unicode code point in the range U+0000 to U+D7FF inclusive or U+E000 to U+10FFFF inclusive. Unicode scalars do not include the Unicode surrogate pair code points, which are the code points in the range U+D800 to U+DFFF inclusive.”

因此在 Swift 中,我们可直接采用 Unicode 标量的形式来表示字符或字符串,如:


let tingC = "\u{542C}" // 听

let xinC = "\u{5FC3}" // 心
 

可扩展的字形群集(簇)

在 Swift 中,每一个 Character 类型实例都代表单个可扩展的字形群集——即由一个或多个 Unicode 标量的序列组成的一个可读字符。

汉字 “听” 拼音为 tīng,以字母 ī 为例,用两种方式表示。第一种,可以直接用单个 Unicode 标量 ī (LATIN SMALL LETTER I WITH MACRON) 来表示,即 U+012B,该字形群集中包含一个 Unicode 标量。第二种,可以采用两个 Unicode 标量来表示,一个拉丁字母 i (LATIN SMALL LETTER I) 加上一个音调符(元音,COMBINING MACRON ACCENT)的标量,即 U+0069 U+0304,这样,当字母 i 被 Unicode 文字渲染系统时就会转换成 ī,该字形群集中包含两个 Unicode 标量。


let tingO = "t" + "\u{0069}" + "ng" // Prints "ting "

let tingPS = "t" + "\u{0069}" + "\u{0304}" + "ng" // Prints "tīng"

let tingPD = "t" + "\u{012B}" + "ng" // Prints "tīng"

这两种情况中,字母 ī 即代表了 Swift 中单个 Character 类型实例,也代表了一个可扩展的字形群集。想了解更多关于可扩展的字形群集,可参考此链接

字符串长度

我们已经简单了解了可扩展的字形群集,现在我们再来看看 Swift 字符串中一些有意思的事。

Swift 中 String 类型,说白了就是 Character 类型实例的集合,在开发过程中,我们一般采用两种方式来求字符串的长度,第一种是转成 Objective-C 中的 NSString 类型,通过 length 方法来获取其长度,第二种是通过字符串属性 characters.count 的方式获得。本小节主要讨论第二种,本文会在结尾针对这两种方式进行比较。

在 Swift 中,细心的同学或许已经发现 tingPD 与 tingPS 字符串的字符数量是一样的:


print("tingPD-Count:\(tingPD.characters.count), tingPS-Count:\(tingPS.characters.count)") 
// Prints "tingPD-Count:4, tingPS-Count:4"

下面我们来解决此疑惑,笔者已在前文说过,Swift 中 String\Character 都是基于 Unicode 标量建立的,且 String 是 Character 的集合(即包含关系),而 String 属性 characters.count 其实就是计算 Character 的数量,那么 character 是怎么定义的呢,或者说什么才算是一个 character?此时又引出了一个概念——字形群集界限(Grapheme Cluster Boundaries),而”什么才算是一个 character?“这个问题就是字形群集界限给出的答案,想深入了解的同学请看:传送门。从用户感观(user-perceived)角度讲,不管是字符 ī(U+012B) 或者是 i(U+0069) 再加上一个音调符(U+0304),这两种表示最终的结果都是组成一个相同的可读的字符,因此 tingPD 与 tingPS 字符串中的字符数量是一样的。

通过上文的简单解释,可以得出两个结论:

  1. 一个字符串拼接一个字符时,不一定会更改字符串的数量,即 characters.count 的值。

  2. 在没有获取到字形群集界限的时候,无法计算出该字符串的字符数量,因此必须遍历字符串中全部的 Unicode 标量以获取字形群集界限,进而确定字符串的字符数量。

下面在看一个例子,相信大家都已明白输出结果的原因:


var iWord = "i"

print("iword-Count: \(iWord.characters.count)")
// Prints "iword-Count: 1"

iWord += "\u{0304}" // ī
print("iword-Count: \(iWord.characters.count)")
// Prints "iword-Count: 1"

.length 与 .characters.count 的区别

首先 .length 是 Objective-C 中字符串长度计算方法,而 .characters.count 可以说是 Swift 中字符串长度计算方法,由于 Swift 中 String 类型可以转成 Objective-C 中的 NSString 类型,因此在 Swift 开发过程中可能有如下两种写法:


print("tingPS.characters.count")
// Prints "4"
print("(tingPS as NSString).length")
// Prints "5"

从上述结果可看出,.length 方法得到的字符串长度为5,而 .characters.count 等于4,可能读者会有点懵,同一个字符串怎么计算的长度不一致?其实 .length 与 .characters.count 的计算原理在上文已经做了解释,本小节就简单总结一下:

.length 与 .characters.count 返回值不总是相同的,.length 方法是采用 UTF-16 表示的编码单元为单位进行计算并返回的,即字母 i(U+0069) 、音调符(U+0304)会当做两个字符,因而长度为2。.character.count 的值是通过字形群集界限来确定字符数量的,如还不理解请查看上文。(PS:其实这里也是 Swift 中采用索引的方式访问字符串的原因)

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