Эра Swift 6: анализ обновления и сравнение с C++

Язык программирования Swift создавался для разработки приложений и другого программного обеспечения на операционных системах iOS и macOS. В настоящий момент Swift относится к языкам программирования общего назначения, хотя специализация его по-прежнему ограничена.

С его помощью разрабатывают приложения для мобильных устройств и продукты для десктопных платформ. Кроме того, этим языком пользуются геймдев-разработчики, создающие игры для Apple, а также бэкенд-разработчики, использующие библиотеки Swift.

В июне 2024 года вышла новая версия языка — узнаем, какие функции появились в этом релизе, в чем преимущества Swift 6, каковы отличия этого продукта от С++.

Обзор Swift: путь к версии 6

Согласно официальным данным, Swift создан разработчиками компании Apple в 2014 году. Однако алгоритмы, которые лежат в основе этого языка, использовались еще в 90-х годах прошлого века при создании платформы NeXT — основы для будущих систем iOS и macOS.

Сотрудники Apple занимались разработкой языка несколько лет, при этом у Свифт нет конкретного прародителя, поскольку при создании использовались наработки сразу нескольких продуктов — Objective-C, Haskell, Python, C++ и других.

В 2014 году на официальной презентации был представлен пакет документов по языку Swift на 500 страницах. Уже в следующем году вышла обновленная, более производительная версия Swift 2.0.

В 2015 вышла модификация 3.0, которая отменила прошлые версии. Следующее масштабное обновление вышло в 2017 году — версия Swift 4.0 несколько раз модифицировалась. В 2019 вышла пятая версия, в которой содержалось множество нововведений. 11 июня 2024 — дата релиза Swift 6, последней на текущий момент версии языка.

Особенности и преимущества Swift 6

Поскольку Swift был создан относительно недавно, в нем учтены многие недостатки, свойственные более ранним языкам программирования. Разработчики изначально делали ставку на простоту изучения и применения, а также использование языка для быстрого старта и последующего развития проектов.

В отличие от Objective-C — языка, который корпорация Эппл использовала ранее, синтаксис у Swift более понятный и лаконичный. Программистам требуется меньше времени на написание кода.

Еще одна ключевая особенность Свифта — его повышенная производительность. Несмотря на простоту и быстрое освоение, эффективность языка довольно высока. Эксперты утверждают, что Swift втрое быстрее Objective-C и в 8 раз опережает по скорости Python. В новой версии разработчики попытались превзойти по этому параметру C++.

Другие преимущества:

• Наличие современных библиотек и фреймворков, которые существенно упрощают написание кода для программистов. В распоряжении разработчиков — множество готовых функциональных блоков. 
• У Swift открытый исходный код, что делает язык доступным для всех пользователей. Это может показаться странным для Apple, но в данном случае такой ход корпорации полностью оправдан. Профессиональное коммьюнити занимается исправлением багов и предлагает полезные нововведения.
• К сильным сторонам языка относится его безопасность. По этому показателю Свифт превосходит Objective-C. Благодаря улучшениям при работе с памятью разработчики минимизировали риск стороннего доступа к данным. 
• Более эффективная работа со сценариями снижает вероятность критических ошибок при разработке программ. 
• Возможность визуализации результата программирования. С помощью специальной песочницы можно наглядно оценить результаты работы конкретной программы. Такой метод позволяет быстро обнаружить ошибки в коде и тем самым сократить время на разработку.
• Динамические библиотеки. Благодаря такому формату пользователи быстрее вносят изменения и обновления в готовые коды, не дожидаясь релиза новых версий iOS.  

Swift нельзя назвать универсальным языком, поскольку он создан в качестве специализированного инструмента для работы с платформами iOS и macOS. Однако у разработчиков, знакомых с этим языком, широкая сфера деятельности — они могут создать любое приложение или игру для устройств на iOS, занимаются серверными и системными программами. Одно время планировалось, что Свифт будет адаптирован для Android, но вряд ли этот проект будет реализован.

Возможности для разработки программ на Свифт практически не ограничены. В этом легко убедиться, открыв магазин AppStore. Это могут быть простейшие виджеты и игры, а также сложнейшие программы профессионального уровня.

В числе недостатков языка эксперты указывают сложности при работе с приложениями, написанными на Objective-C. Для этого используют своего рода мост, который часто затрудняет процесс сборки софта. Этот минус отчасти нивелирован в новой версии.

Что касается перспектив Swift, то они вполне определены. Разработчики, владеющие этим языком, постоянно востребованы. Количество пользователей, приложений и возможностей систем macOS и iOS постоянно растет, а значит, растут и запросы на разработку нового софта.

Apple вряд ли откажется от Свифта в ближайшие 10 лет — в этот инструмент вложены слишком большие ресурсы. Язык продолжит развиваться, а с учетом открытого кода этот процесс будет происходить все более интенсивно.

С другой стороны, поскольку Swift — это не кроссплатформенный язык, его применение ограничено устройствами Apple. А значит, все разработки могут быть связаны только с продуктами этой корпорации.

Что нового в Swift 6

Свифт 6 — это крупнейшее обновление языка за последние пять лет. Сразу после выхода обновления эксперты обратили внимание на повышение производительности и улучшенную кодируемость. В новой версии повышена безопасность данных и появилось подмножество Embedded Swift, предназначенное для работы в системах с существенными ограничениями. Появились и другие обновления, которые мы рассмотрим более подробно.

Обратите внимание, что рассматриваемые нами изменения актуальны на момент официального релиза Swift 6, то есть в будущем наверняка появятся дополнительные обновления.

Полный параллелизм

В Свифт 6 параллелизму (то есть выполнению одновременно сразу нескольких задач) уделено много внимания. Наиболее значительное изменение — полная проверка параллельности, активированная по умолчанию. Это нововведение может потребовать ряда корректировок в коде, поскольку в более ранних версиях функция проверки была опциональной.

В Свифт 6 проверка параллелизма улучшена — устранены ложные сообщения о гонках данных, распространенные в версии 5.10. Многие целевые изменения сделали параллелизм более простым для освоения.

Примером значимого нововведения можно назвать SE-0414 — эта опция позволяет компилятору привести доказательства, что разные части кода могут выполняться одновременно. Изменение основано на концепции sendability (отправляемости) — то есть базируется типах данных, которые возможно в безопасном режиме отправлять в параллельной среде.

Некопируемые типы данных

В Свифт все типы значений, как и ссылочные типы, копируемые. В новой версии есть некопируемые типы, полезные в ряде сценариев, где они применяются в качестве уникальных ресурсов. Такая опция предотвращает утечку ресурсов и повышает удобство кодирования.

Интеграция с С++

В новой версии Swift может напрямую взаимодействовать с языком С++, обеспечивая тем самым бесшовную интеграцию опыта разработчиков. Тратить время и ресурсы на переход не придется. Теперь виртуальные методы C++, аргументы и другие элементы стандартных библиотек могут быть напрямую перенесены в Свифт. Взаимодействие платформ предполагает взаимную адаптацию аналогичных языковых концепций и при необходимости — коррекцию семантики.

Эксперты считают, что использование языка Swift в проектах на С++ повышает безопасность, поскольку уязвимость данных в новой версии продукта Эппл. минимизирования.

Поиск ошибок

В новой версии реализована одна из лучших в профессиональной среде опций по обработке ошибок. С ее помощью баги автоматически отлавливаются и устраняются на начальном этапе работы с программой.

Замена функций

Некоторые изменения присутствовали еще в ранних версиях Свифт, но были скрыты. В новой модификации такие функции стали полноценными. В основном это специализированные возможности, касающиеся переменных и других данных в параллельных средах.

Итерация пакета

В новой версии есть итерация по пакетам, что делает возможным обход параметров, введенных в предыдущей модификации. Такая возможность позволяет сравнивать кортежи (упорядоченные наборы данных) в нескольких строках кода.

Анализ нововведений: как Swift 6 меняет разработку

Экспертное сообщество расценивает нововведения Swift 6 как однозначно положительные. Максимум внимания создатели новой версии уделили доменам параллелизма, что делает модификацию более доступной для рядовых разработчиков.

Такие опции, как автоматическая проверка параллелизма, улучшение концепции sendability и другие делают написание кода более быстрым и эффективным. Значительная часть нововведений направлена на повышение производительности разработки при создании сложных приложений.

Еще один пункт, на который стоит обратить внимание — это безопасность гонок данных. В процессе разработки параллельных программ возникает множество ошибок. Такое происходит, когда сразу несколько потоков совместно пользуются данными, при этом один из них начинает эти данные менять. Гонки чреваты сбоями в программе и проблемами, которые непросто устранить.

В Swift 6 задействованы механизмы изоляции данных, опции для защиты изменений кода и безопасного обмена информацией. Безопасность data-race здесь достигается по умолчанию.

Обновления делают Свифт 6 мощным, безопасным и эффективным инструментом, который подходит для разработки широкого ассортимента приложений — это может быть прикладной мобильный софт, настольные приложения, серверные и системные программы.

Сравнение Swift 6 и C++

На презентации Swift 6 представители Apple заявили, что в новой версии язык стал еще более скоростным и безопасным, а по эффективности, возможно, превзошел С++. В свое время Свифт создавался именно в качестве потенциальной замены языка С++, у которого есть есть определенные уязвимости.

Рассмотрим основные параметры Swift 6 и сравним их с показателями С++:

• Скорость. С английского слово Swift переводится как «стремительный». Разработчики изначально намеревались сделать высокоскоростной язык. По скорости он однозначно превосходит последнюю версию Python, а по некоторым алгоритмам опережает и С++. 
• Производительность. Скорость исполнения кода неизбежно повышает производительность приложений, которые работают на Свифт. При этом софт, в отличие от аналогичных программ, написанных на С++ и других языках, не перегружает до критических значений вычислительные мощности устройств.
• Код. Свифт изначально создавался как язык с максимально простым, неперегруженным синтаксисом. Это делает работу с инструментом понятной и доступной. В новой версии громоздких конструкций и лишних элементов стало еще меньше. Swift все больше становится похожим на естественный язык, оставаясь ясным и чистым даже при создании сложного года. Неочевидных ошибок здесь встречается на порядок меньше, чем в С++.
• Память. Инновационная система автоматического управления памятью ARC следит за расходованием и очисткой нужного количества ресурсов. Программисту можно не отслеживать этот параметр. 
• Безопасность. Еще один аспект, в котором эксперты отдают предпочтение Swift 6. В новой версии несанкционированный доступ к важным данным минимизирован. При этом язык точнее отслеживает баги разработчика, снижая риск малозаметных, но критичных ошибок. При этом Свифт более предсказуем, что важно для процессов тестирования и отладки. 

Благодаря открытому исходному коду языком Swift могут пользоваться практически все желающие — от профессиональных разработчиков до самоучек. Это решение компания Apple, известная закрытыми разработками, приняла сознательно — с целью сделать язык более мощным, простым и эффективным. Комьюнити действительно способствует совершенствованию языка, при этом Свифт можно переносить на сторонние системы, создавать новые библиотеки, расширяющие возможности инструмента программирования.

Apple уделяет время и ресурсы на продвижение и развитие языка. Компания следит не только за обновлением версий, но и постоянно предоставляет пользователям актуальные обучающие материалы. В macOS есть встроенная среда разработки, которая поддерживает Свифт, что называется «из коробки». В Apple Swift Playgrounds можно создавать пробные версии приложений и тут же тестировать их. Официальный подробный учебник по языку доступен в открытом хранилище Apple Books.

Есть ли позиции, по которым C++ опережает Swift? Да, такие моменты присутствуют, поскольку ничего совершенного в природе, даже если это цифровая среда, не существует.

Один из главных недостатков Swift 6, как и предыдущих версий, это узкая специализация. Свифт применяется только для разработки программ на устройства Apple, никакого другого назначения у него нет. Приложения в теории могут работать на Windows и Linux, но это будет неудобное решение.

Еще один минус — относительно небольшое по численности русскоязычное сообщество. Сравнивать уровни поддержки специализированного языка и универсального несколько некорректно, но именно сообщество способствует развитию и распространению языка.

Относительным недостатком можно считать неразрывную связь Swift 6 и старых версий с Objective-C. Свифт без проблем встраивается в продукты, написанные на Objective-C, что обеспечивает разработке гибкость. Однако новичкам, желающим освоить программирование для Apple, придется освоить оба языка, иначе работать с приложениями будет сложно.

Итоги

Очевидно, что при разработке продуктов для Apple язык Swift 6 будет предпочтительным выбором. Однако по причине узкой специализации Свифт не получится использовать для написания программ на других ОС. В этом отношении C++ более функционален и практичен, поскольку относится к универсальным языкам программирования.