Friday Q&A 2015-11-06：为什么 Swift 中的 String API 如此

作者：Mike Ash，原文链接，原文日期：2015-11-06
译者：Cee；校对：numbbbbb；定稿：numbbbbb

译者注：可以结合 WWDC 2015 Session 227 - What's New in Internationalization 一起学习

欢迎来到本期因修改了很多次稿而推迟发布的周五问答。我发现很多人在使用 Swift 时，都会抱怨 String API 很难用。它很难学习并且设计得晦涩难懂，大多数人希望它能采用其他语言的字符串（String） API 设计风格。今天我就要来讲一下为什么 Swift 中的 String API 会被设计成现在这样（最起码要解释清楚我的看法），以及为什么我最终会认为，就其基础设计而言 Swift 中的 String API 是字符串 API 中设计得最好的。

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什么是字符串？

在我们讨论这点之前，首先需要建立一个基本的概念。我们总是把字符串想得很肤浅，很少有人能够深入思考它的本质。深思熟虑才能有助于我们理解接下来的内容。

从概念上来说，什么是字符串呢？从表面上看，字符串就是一段文本。"Hello,World" 是字符串；"/Users/mikeash" 和 "Robert'); DROP TABLE Students;--" 也是字符串。

（顺道讲一下，我认为不应该把这些不同的文本表述概念看作是同样的字符串类型。人类可读的文本、文件路径、SQL 查询语句，以及其他所有在概念上讲并不相同的东西，在语言表示层面上都应该被表示成不同的类型。我觉得这些概念上不同的字符串应当有不同的类型，这也能大幅减少 bug 数量。尽管我并没有发现有哪个语言或者标准库做到了这点。）

那么在底层，这些常见的「文本」概念又是怎么被表示的呢？唔，得看情况。有很多不同的解决方法。

在很多语言中，字符串是用于存放字节（bytes）的数组（array）。程序所要做的就是为这些字节赋值。这种字符串的表示方法在 C++ 中是 std::string 类型，Python 2、Go 和其他语言也是这样。

C 语言对于字符串的表示就比较古怪和特殊。在 C 语言中，字符串是指向一串非零字节序列（sequence of non-zero bytes）的指针，以零字节位表示字符串的结束。基本的使其实和数组一样，但是 C 语言中的字符串不能包含零字节位，并且诸如查询字符串长度这样的操作需要扫描内存。

很多新语言把字符串定义成了一串 UCS-2 或者 UTF-16 码元（code unit）的集合。Java、C# 还有 JavaScript 是其中的代表。同样，在 Objective-C 中也使用了 Cocoa 和 NSString。这可能是一个历史遗留问题。Unicode 在 1991 年被提出时（译者注：1991 年 10 月发布 Unicode 1.0.0），当时的系统都是 16 位。很多流行的编程语言在那个时代被设计出来，并且将 Unicode 作为字符串的构成基础。在 1996 年，Unicode 在 16 位系统上经历了爆发性的增长（译者注：1996 年 7 月发布了 Unicode 2.0，字库从 7161 个字元变成了 38950 个），这些语言再要改变字符串的编码方式已为时已晚。这时，由于 UTF-16 的编码方式能够将更大的数字编码为一组 16 位码元的集合，因此将字符串视为 16 位码元序列的基本想法就这样延续了下来。

这种想法的一个变体就是将字符串定义成 UTF-8 码元序列，其中组成的码元是 8 位的。总体上来说和 UTF-16 的表示方法很接近，但是对于 ASCII 字符串来说，能够有更加紧凑的表示空间，而且避免了在传递字符串进入函数时，由于这些函数只接受 C 语言风格类型（也就是 UTF-8 字符串）而导致的转换。

也有些语言将字符串表示为 Unicode 码位（code point）指向的一段字符序列。Python 3 中就是这么实现的，在很多 C 语言实现中也提供了内置的 wchar_t 类型。

简短概括一下，一个字符串通常情况下会被当做某些特定字符（character）的序列，其中字符通常是一个字节，或者是一个 UTF-16 码元，又或者是一个 Unicode 码位。

问题

将字符串表示成一段连续「字符」的序列的确很方便。你可以把字符串看作是数组（array）（通常情况下就是个数组），这样就很容易获得字符串的子串、从字符串头部或者尾部取出部分元素、删除字符串的某部分、获取字符总数，等等。

问题是我们身边遍布着 Unicode，而 Unicode 会让事情变得很复杂。简单看一个字符串的例子，看一下它是怎么工作的：

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（编辑：李大同）
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