Swift入門：let・型・文字列・オプショナルを実行して学ぶ

シリーズ：Swift 講座 1/6（初級）。 Swift をまだ書いたことがない、または Xcode にサンプルを貼り付けた程度の新人エンジニア向けです。読み終えると、ターミナルで Swift を実行し、let と var を使い分け、最初に出会うコンパイルエラーを落ち着いて読み、アプリを落とさずにオプショナルを扱えるようになります。

iOS チームに配属された新人の最初の1週間は、だいたい次のように進みます。Xcode に意味の分からない赤いエラーが出て、先輩に「とりあえず ! を付けておけば」と言われ、翌週テスト担当の端末でアプリが落ちる。この記事はその新人のためのものです。Xcode はいったん開かず、テキストファイル1つとターミナルだけを使います。下に出てくるエラーは、すべて swiftc が実際に出力した文面そのままです。

環境は Apple Silicon Mac（M1 Pro）の Swift 6.4.2 です。入門記事ではあまり触れられない点を1つ：swift file.swift でファイルを1つ実行すると、このツールチェーンはまだ Swift 5 言語モードでコンパイルします（クラッシュログに Compiling with effective version 5.10 と出ます）。完成したコードはすべて、strict concurrency チェックが有効になる -swift-version 6 でも型チェックし、結果が変わる箇所は明記しました。

5分で最初のプログラム

Mac なら Xcode か Command Line Tools に Swift が入っています。swift --version で確認し、hello.swift を作ります。

let name = "Swift"
print("Hello, \(name)!")

$ swift hello.swift
Hello, Swift!

これで完全な Swift プログラムです。main 関数もクラスも要りません。スクリプトとして実行するファイルでは、一番外側（トップレベル）に書いた文が上から順に実行されます。print は標準出力に1行書き、文字列の中の \(name) は文字列補間（string interpolation）、つまり「ここに name の値を入れる」という意味です。

初日から覚えておきたいコマンドは3つです。

この表の行同士でどれだけ速度が違うかは、最後に実際に測ります。

let と var：基本は定数

let は定数（一度決めたら変えられない名前）、var は変数（再代入できる名前）を宣言します。定数に代入してみると：

let maxUsers = 10
maxUsers = 20

letvar.swift:2:1: error: cannot assign to value: 'maxUsers' is a 'let' constant
1 | let maxUsers = 10
  | `- note: change 'let' to 'var' to make it mutable
2 | maxUsers = 20
  | `- error: cannot assign to value: 'maxUsers' is a 'let' constant

Swift のエラーは、1行目の ファイル:行:列 とメッセージ、次に note: の順で読みます。note は直す場所を指しており、この例では直し方まで教えてくれています。

逆の間違いはエラーではなく警告です。関数の中で一度も変更されない var は指摘され、Swift 6.x は角括弧で診断グループ名を付けてくれます。この名前でドキュメントを検索できます。

w2.swift:2:9: warning: variable 'rate' was never mutated; consider changing to 'let' constant [#VariableNeverMutated]
w2.swift:3:9: warning: initialization of immutable value 'unused' was never used; consider replacing with assignment to '_' or removing it [#NoUsage]

Swift のチームで期待される習慣は、まず let で書き、コンパイラに言われたときだけ var にすることです。変わりうるものが少ないほど、後でコードを読むときに覚えておくことが減ります。

型、型推論、そして暗黙変換なし

Swift の値にはすべて型があります。Int（整数。今の Mac や iPhone では64ビット）、Double（小数）、String（文字列）、Bool（true/false）が基本です。型を自分で書くことはあまりありません。コンパイラが値から推論するからです。

let count = 3          // Int
let price = 1.5        // Double
let title = "hi"       // String
let ok = true          // Bool
print(type(of: count), type(of: price), type(of: title), type(of: ok))
// Int Double String Bool

let count: Int = 3 と明示しても構いません。JavaScript や Python から来た人が驚くのは次のルールです。Swift は数値の型を勝手に変換しません。

let count = 3
let price = 1.5
let total = count * price

conv.swift:3:19: error: binary operator '*' cannot be applied to operands of type 'Int' and 'Double'
  |                   `- note: overloads for '*' exist with these partially matching parameter lists: (Double, Double), (Duration, Double), (Int, Int)

文字列も同じで、"年齢: " + 30 は binary operator '+' cannot be applied to operands of type 'String' and 'Int' になります。直し方は明示的な変換です。

let total = Double(count) * price    // 4.5
let label = "年齢: \(30)"             // 補間なら文字列にしてくれる

もう1点。let t = 3 * 1.5 はコンパイルが通り、Double の 4.5 になります。リテラルの 3 は使われ方が分かるまで型が決まらないからです。エラーになるのは、値が一度 Int の名前に入った後です。リファクタリングで数値を定数に切り出したら急にエラーになる、という現象の正体はこれです。

整数オーバーフローは「一周」ではなく「停止」

Int8 は -128〜127 を表します。C では 127 + 1 が黙って -128 になりますが、Swift は許しません。定数ならコンパイラが止めます。

ovc.swift:1:19: error: arithmetic operation '127 + 1' (on type 'Int8') results in an overflow

実行時にあふれると、プログラムが止まります。次のファイルは2行を出力した後、ループの中であふれます。

let big = Int8.max
print("Int8.max =", big)
let wrapped = big &+ 1
print("big &+ 1 =", wrapped)
var n: Int8 = 120
for _ in 0..<10 { n += 1 }
print(n)

$ swiftc ovf.swift -o ovfd && ./ovfd
Int8.max = 127
big &+ 1 = -128
$ echo $?
133

親切なメッセージはありません。終了コード 133 は 128 + 5 で、シグナル5は SIGTRAP、つまり Swift がわざとトラップ命令を実行したという意味です。swift ovf.swift で実行すると、代わりにコンパイラプロセスの長い Stack dump: が出ました。-O ビルドも同じく止まりました。オーバーフロー検査は最適化で消えません。一周させたいときに使うのが &+、&-、&* で、ハッシュ関数や乱数生成器はこれを使います。

準備中に実際にはまった罠が1つあります。同じ実行ファイルの出力をパイプに流すと（./ovfd | cat や CI のログ）、2行の print が1行も出ませんでした。標準出力は端末でないときバッファにためられ、書き出す前にトラップがプロセスを終わらせたためです。クラッシュ直前のログが「消える」なら、まずこれを疑ってください。

文字列：補間と、word[0] が書けない理由

補間にはどんな式でも入れられます。

let city = "Tōkyō"
let temp = 21.5
print("\(city): \(temp)°C, tomorrow \(temp + 1.5)°C")
// Tōkyō: 21.5°C, tomorrow 23.0°C

次は誰もが一度は書くコードです。

let word = "café"
let first = word[0]

str.swift:2:13: error: 'subscript(_:)' is unavailable: cannot subscript String with an Int, use a String.Index instead.

これは意図的な設計です。Swift の Character は人が1文字と見なす単位で、複数の Unicode スカラーや複数のバイトでできていることがあります。日本語で分かりやすいのは濁点です。1文字の「が」（U+304C）と、「か」に結合用の濁点（U+3099）を付けた「が」はスカラー数が違いますが、Swift は同じ1文字として扱います。

let ga1 = "が"
let ga2 = "か\u{3099}"
print(ga1 == ga2, ga1.count, ga2.count, ga1.unicodeScalars.count, ga2.unicodeScalars.count)
// true 1 1 1 2

let word = "café👍🏽"
print("characters:", word.count, "| utf8 bytes:", word.utf8.count, "| utf16 units:", word.utf16.count)
let first = word[word.startIndex]
let third = word[word.index(word.startIndex, offsetBy: 2)]
print(first, third, word.first!, word.last!)
print(Array(word)[3], word.prefix(3))

characters: 5 | utf8 bytes: 13 | utf16 units: 8
c f c 👍🏽
é caf

結合文字の「が」は、macOS のファイル名や一部の入力経路から実際に入ってきます。バイト単位で比べる言語では「同じなのに一致しない」バグになりますが、Swift の == は true でした。その代わり「3文字目」を探すには先頭から数える必要があり、Swift は word[i] が安い処理に見えることを嫌います。代わりに使う道具は：

• よくある用途：word.first、word.last、word.prefix(n)、word.dropFirst(n)
• 本当に位置が必要なとき：word.index(word.startIndex, offsetBy: n)
• 何度もあちこち参照するなら、一度だけ Array(word) にしてから Int でアクセス

オプショナル：値があるか、ないか

答えがないかもしれない処理はたくさんあります。代表は文字列から数値への変換です。Int("42") はできても Int("四十二") はできません。Swift は「値があるかもしれない」をオプショナル型で表し、疑問符を付けます。Int? は「Int か nil」で、nil は「値がない」ことです。

let a = Int("42")      // Int?
let b = Int("4二")
print(a as Any, b as Any)
// Optional(42) nil

Int? を Int のようには使えません。

opt_err.swift:3:7: error: value of optional type 'Int?' must be unwrapped to a value of type 'Int'
  |       |- note: coalesce using '??' to provide a default when the optional value contains 'nil'
  |       `- note: force-unwrap using '!' to abort execution if the optional value contains 'nil'

値を安全に取り出すことをアンラップ（unwrapping）と呼びます。手に取るべき順に4つです。

// 1. if let：ブロックの中だけで値を使う
if let n = Int("42") {
    print("parsed:", n * 2)              // parsed: 84
}

// 2. guard let：なければ早めに抜け、関数の残りで値を使う
func describe(_ text: String) -> String {
    guard let n = Int(text) else {
        return "'\(text)' is not a number"
    }
    return "\(text) doubled is \(n * 2)"
}
print(describe("21"))                    // 21 doubled is 42
print(describe("abc"))                   // 'abc' is not a number

// 3. ?? ：既定値で代用する
let port = Int("abc") ?? 8080            // 8080

// 4. オプショナルチェーン ?. ：途中が nil なら結果も nil
let names: [String] = []
print(names.first?.uppercased() ?? "(nobody)")   // (nobody)

guard にはコンパイラが強制するルールがあります。else ブロックは必ずスコープを抜けなければなりません。return を忘れると error: 'guard' body must not fall through, consider using a 'return' or 'throw' to exit the scope です。

最初の週に必ず見る警告もあります。オプショナルをそのまま print("value: \(maybe)") すると value: Optional(5) と表示され、string interpolation produces a debug description for an optional value と警告されます。アプリのラベルに「Optional(…)」と出ていたら、この間違いです。

よくある間違い：「とりあえず ! を付ける」

間違い：ユーザー入力を強制アンラップする。

let userInput = "twelve"
let age = Int(userInput)!
print(age + 1)

デバッグビルドで実際に起きること：

$ swiftc force.swift -o forced && ./forced
forced/force.swift:2: Fatal error: Unexpectedly found nil while unwrapping an Optional value
$ echo $?
133

ユーザーが動かすのと同じ最適化ビルドでは：

$ swiftc -O force.swift -o forceo && ./forceo
$ echo $?
133

何も表示されませんでした。 -O ビルドはクラッシュはそのままに、ファイルと行を含むメッセージだけを省きました。実機ではクラッシュレポートが行を示してくれますが、テスト中に見ていた親切な文はありません。直し方は上の表のアンラップのどれかです。

guard let age = Int(userInput) else {
    print("年齢を数字で入力してください")
    return   // または画面にエラーを表示
}

（関数の中で書くコードです。スクリプトのトップレベルでは if let か ?? を使います。）

実測：swift file.swift と swiftc -O

swift file.swift で時間を測って「Swift は遅い」と結論づける初心者は少なくありません。同じループを3通りで実行しました。固定シード（42）から簡単な乱数生成器を5,000万回回すので、どの実行も同じ合計になるはずです。

// Sums a pseudo-random sequence. Fixed seed, so every run computes the same total.
let n = CommandLine.arguments.count > 1 ? Int(CommandLine.arguments[1])! : 50_000_000
var seed: UInt64 = 42
var total = 0
let clock = ContinuousClock()
let elapsed = clock.measure {
    for _ in 0..<n {
        seed = seed &* 6364136223846793005 &+ 1442695040888963407   // LCG step
        total += Int(seed >> 59)                                     // 0...31
    }
}
print("n=\(n) total=\(total) time=\(elapsed)")

ContinuousClock はコンパイル時間を含めず、ループだけを測ります。各3回、Apple Silicon Mac（M1 Pro）：

9回とも total=774944913 を出力しました。最適化ビルドは約145倍速くなりました。最適化なしでは演算子、クロージャ、グローバル変数を書いたとおりに1つずつ処理し、-O ではコンパイラがすべてインライン化してループが数個の機械語命令になります（+= のオーバーフロー検査は残っています）。教訓：swift file.swift や Xcode の Debug ビルドで速度を判断しないこと。 Xcode なら Scheme の Run を Release にするか、Profile で実行します。

限界とバージョンについて

• 実行したのは Swift 6.4.2 だけです。swift file.swift は Swift 5 言語モード（effective version 5.10）で、完成コードはすべて -swift-version 6 の型チェックも通りました。Swift 6 モードで変わる点を1つ：トップレベルの var counter を普通の func の中で書き換えると、main actor-isolated var 'counter' can not be mutated from a nonisolated context になります。並行性のチェックで、第5回で扱います。
• [#VariableNeverMutated]、[#NoUsage] は最近のコンパイラが付ける診断グループ名です。古い Xcode は同じ警告をこの表示なしで出します。
• -O ビルドで「Fatal error」の文が消えるのは、このツールチェーンの macOS で確認した結果です。iOS のクラッシュレポートには行情報が残ります。どちらにしてもコンソールの文面に頼らないでください。
• 終了コード 133 はシェルが SIGTRAP を報告する形です。Xcode では同じクラッシュがエディタの赤い行と Thread 1: Fatal error や EXC_BREAKPOINT として表示されますが、ここでは説明だけでスクリーンショットは撮っていません。
• 時間は1台の機械で測った値です。大事なのはミリ秒ではなく比率です。

練習問題

1. 次のコードはコンパイルできません。Total: 7.5 と表示されるように直してください。

   swift let count = 3 let price = 2.5 print("Total: " + count * price)

2. text が正しいポート番号（1〜65535）ならその数値を、そうでなければ 8080 を返す func parsePort(_ text: String) -> Int を guard let で書いてください。"3000"、"http"、"70000"、" 80"（先頭に空白）で試します。

3. 実行する前に、出力される4列を予想してください。

   swift let words = ["naïve", "가나다", "ラーメン"] for w in words { let second = w[w.index(after: w.startIndex)] print(w, w.count, w.utf8.count, second) }

解答

1. コンパイラは '*' cannot be applied to operands of type 'Int' and 'Double' と '+' cannot be applied to operands of type 'String' and 'Int' の2つのエラーを出します。明示的に変換して補間を使います。

print("Total: \(Double(count) * price)")   // Total: 7.5

2.

func parsePort(_ text: String) -> Int {
    guard let n = Int(text), (1...65535).contains(n) else {
        return 8080
    }
    return n
}
print(parsePort("3000"), parsePort("http"), parsePort("70000"), parsePort(" 80"))
// 3000 8080 8080 8080

" 80" が 8080 になるのは、Int(_:) が空白を取り除かないからです。guard にはアンラップと条件をカンマで並べて書けます。

3.

naïve 5 6 a
가나다 3 9 나
ラーメン 4 12 ー

ï は UTF-8 で2バイト、ハングルの音節と日本語の仮名はそれぞれ3バイトです。文字数は人が見る個数です。長音符「ー」も1文字として数えられています。

次の講座

• 次：Swift 講座 2/6：関数・クロージャ・コレクション。引数ラベル、inout、変数をつかむクロージャ、コピーオンライトの実測
• その後：構造体・クラス・プロトコル、エラー処理とジェネリクス、async/await とアクター、ARC・メモリ・性能
• 他の言語の第1回：Dart 第1回：null safety と型、Python 第1回：型とミュータビリティ、Java 第1回：型・文字列・等価性