Day12 - 可选

Swift —— 100 天从新手到大师

它的目标是那些想要学习如何构建真正的 iOS 应用程序的开发者

如果说的是你 —— 准备好了吗

关于Optional 你需要知道这些

在  解包 Nil 可选项   一文中，我们介绍 Swift 中的一种崩溃现象——强制解包 nil 可选项。

在运行下面代码时，应用程序发生崩溃

var name: String? = ""


print(name!.count) //0


name = nil


print(name!.count) // Fatal error: Unexpectedly found nil while unwrapping an Optional value

今天我们将完结关于 iOS 基础知识的学习。我们来解决这一个困扰着 Swift 开发者的一点——可选项。

我们将了解它是什么，它为什么有用，以及如何使用它来使代码更安全、更少的 Bug、更易于维护。

Swift 中的 nil

在 Swift 中用  nil  来表示一个  不存在的值 。

Null references

在 1965 年， Tony Hoare 爵士  在编程语言中引入了这个被其称之为 一个价值10亿美元的错误  的空指针。从此，在大多数的较老的命令语言（C、C++、java等）中，如何写出更安全的代码，都在令程序员 欲仙欲死  ，为了避免触发

NullPointerException

这种错误与语言中的大多数其他类型错误不同，它在编译期间没有被捕获。某些语言可能会进行一些检查并发出警告，但不会提示这是个错误。

为了避免这种错误，从此，程序员开始笔耕不辍的在为自己的每个调用都加一个

if (x != nil) {


}

以期让自己的每次调用都变得安全。但是，即便如此，我们依然还是小心翼翼，因为一旦我们遇到  NullPointerException  错误，还是需要花费大量时间去找到那个错误开始的地方。

哨值

表示特殊条件（ 如空值，0 ）的值被称为  哨值 ， 例如当我们判断一个字符串是否可用时，我们判断当前字符串的长度是否大于 0，当我们不知道值为什么时， 我们一般将变量的初始值定义成一个   哨值 。

var string: String = ""

其他编程语言中，空值通常是  哨值  概念的延伸，例如，iOS 开发者所熟悉的 Objective-C 中的 nil 的概念。Objective-C 中的  nil  表示当前所  分配  的  NSObject  的内容被设置为  zero  。

在 Swift 中提供了一种相当优雅的方式将 不存在的值 的概念直接整合到语言中。Swift 提供了一个新的类型， 可选类型，来说明 要么有一个 T 类型的值要么什么都没有 。

Optional

当使用可选值时，都会使用可选类型，即便我们从来没有用过  Optional 。Swift 的类型系统通常用尾随的问号  ? 来简写  Optional ，而不是显示完整的类型名。

let shortForm: Int? = Int("42")
let longForm: Optional<Int> = Int("42")

Optional 的本质上就是一个 包含两种情况的枚举 ：

enum Optional<Wrapped> : ExpressibleByNilLiteral  {
  case none
  case some(Wrapped)
}

所以对一个可选值进行赋值时，也可以使用

var name: String? = ""
name = Optional.none
if name == nil {
    print("Optional.none 和 nil 等值")
}

当我们实现一个接受  Optional 参数的方法时，除了判断该值是否为空，我们也可以利用枚举判断来进行优化

func printName(_ name: String?) {
    switch name {
    case .some(let unwrappedValue):
        print("Name is \(unwrappedValue)")
    case .none:
        print("Name is nil")
    }
}

Optional 是一个遵守  ExpressibleByNilLiteral  协议的的一种枚举， 官方文档中不建议我们让其他  哨值  通过协议一致性来支持这个  ExpressibleByNilLiteral  协议。

我们仿照 Optional 的实现，来简单实现一个自己的 MyTestOptional 枚举：

enum MyTestOptional<Wrapped> : ExpressibleByNilLiteral {
  init(nilLiteral: ()) {
    print("要成为 nil 了")
    self = .none
  }
  init(_ some: Wrapped) {
    print("我被重新赋值了 \(some)")
    self = .some(some)
  }


  case none


  case some(Wrapped)
}


var test = MyTestOptional.some(Int("42"))
test = nil
test = MyTestOptional.init(Int("42"))


var testOptional: MyTestOptional<Int> = MyTestOptional.some(Int("42")!)
testOptional = nil

通过查看文档我们还发现 Optional 还支持一些更加便捷的高阶函数。 map()  和 flatMap()

let sideLength: Int? = Int("20")
let possibleSquare = sideLength.map { $0 * $0 }
print(possibleSquare) // Prints: "Optional(400)"


var name: String? = "Antoine van der Lee"
let validName = name.flatMap { name -> String? in
    guard name.count > 5 else { return nil }
    return name
}
print(validName) // Prints: "Optional("Antoine van der Lee")"

解包可选项

Swift 不会让我们在不解包的情况下使用可选项的值。在使用之前，我们需要解包可选项。

文章开头，介绍了 强制解包 可选项会引起崩溃 。 那么什么是强制解包？我们应该如何安全的解包可选项呢？下面我们一一介绍。

强制解包（forced unwrapping）

可选项类型表明值要么有要么没有。Swift 允许开发者强制解包可选项，当我们能确定当前值不为  nil  时，将可选类型转换为非可选类型。

let num = Int("5")
let unwarppedNum = num!

只有当你确定当前值不为  nil  时，你才可以进行强制解包可选项 —— 否则应用程序将发生崩溃。

我们需要一些安全的解包方法。一个安全的可选项解包需要满足以下两个条件

• 取值 当我们需要使用可选项值的时候，可以提取当前值

• 检查可用性  当可选项值为  nil ，可以不处理

可选绑定（optional binding）

if let  和   guard let  通常被称作  可选绑定（optional binding） ，我们将详细介绍这两种方法，并引申他们的变种。

if let

解包可选项的最常见的方法是使用  if let  语法，它是使用条件进行解包。如果可选项是有值的，那么我们可以在条件语句中使用，否则，条件失败。

var name: String? = nil


if let unwrapped = name {
    print("\(unwrapped.count) letters")
} else {
    print("Missing name.")
}

guard let

Swift 为我们提供了一种替代  if let  的方法，称为  guard let 。同样可以完成对可选项的检查和取值。通常， guard let  用于当检查失败时退出当前函数、循环或条件，它解包后的值将在检查之后继续保留。

func double(number: Int?) -> Int? {
  guard let number = number else {
    return nil
  }
  return number * 2
}
let input = 5
if let doubled = double(number: input) {
  print("\(input) doubled is \(doubled).")
}

if var 和 guard var

if var 和  guard var  算是   if let  和  guard let  的变种，如果我们需要在方法中修改可选项的值或其某个属性，用户后期处理某些东西，我们可以使用  if var 和  guard var

var userName: String? = "需要点赞"


if var unwrapped = userName {
    print("\(unwrapped.count) letters")
    unwrapped = "iOS 成长指北"
} else {
    print("Missing name.")
}


print(userName ?? "")


func helloToUser(_ name: String?) {
    guard var unwrapped = name else {
        return
    }
    unwrapped = "iOS 成长指北"
    print("需要点赞\(unwrapped)")
}
print(userName ?? "")

不过，请注意，所做的更改不会反映回原始可选项。

隐式解析可选类型（Implicitly unwrapped optionals）

这可能是解包可选项中最复杂的一种概念。

var implicitly: String! = nil
implicitly = "iOS 成长指北"
print(implicitly.count)

当我们明确知道有一个值，在其被赋值以后，其永远不会在被赋值成为  nil  。如果，每次调用这个值，为了安全都进行一次可选绑定的话，这样的代码，冗余且低效。但是如果我们每次都进行强制解包的话，那么每次调用的时候，都需要在其后面跟一个 ! 。

当可选类型被第一次赋值之后就可以确定之后一直有值的时候，我们可以使用隐式解析可选类型来解决这个问题。我们可以把想要用作可选的类型的后面的  ? 改成  !  来声明一个隐式解析可选类型。

一个常见的现象就是，当我们进行 Xib 进行界面绘制时，拖拽链接一个界面的组件，比如， 按钮，页面自动生成对应的代码。

@IBOutlet weak var button: UIButton!

当页面未加载时， button  为  nil ， 一旦页面加载完成， button  将跟随着页面的生命周期，几乎不会再被重置为  nil 。所以当我们在页面中使用  button  并为其赋值时，可以认为  button  不会为  nil

无论是可选项还是隐式解析可选类型，都是可选类型的一种。所以都可以使用可选绑定。

在我们手写页面组件元素时，我们应该如何写呢？当我们涉及页面时，会一一介绍。

nil 合并运算符

理论上来说，严格意义上  nil  合并运算符并不能算是解包可选项的一种，但是确实我们常用的处理可选项的方法。

let name: String? = "iOS 成长指北"
print(name?.count ?? 0)

使用  ??  为可选项值为  nil 时，提供一个哨值。避免后面的方法使用了非可选项的值。

拓展可选

我们知道，Optional 的本质是一个遵循  ExpressibleByNilLiteral  协议的枚举。我们在拓展中提到过，我们可以为Optional 提供一个拓展。

extension Optional where Wrapped == String {
    var orEmpty: String {
        return self ?? "iOS 成长指北"
    }
}


var whereName: String? = "需要点赞"
print(whereName.orEmpty) // Prints: "Antoine van der Lee"
whereName = nil
print(whereName.orEmpty) // Prints: ""

当我们使用使用字符串的值或方法时，我们可以使用  orEmpty  方法，不过前提是，定义的哨值不要成为自己的  累赘 。

可选链（Optional Chaining）

Swift 的可选链允许我们在一行代码中使用多个可选项，如果其中任何一个值是  nil ，那么当前语句的返回值就为  nil 。通过这种链式调用，我们可以在当前值可能为  nil  的可选项上请求和调用属性、方法及下标的方法。

属性

我们可以使用  可选链  来获取或设置属性。

class DriversLicence {
    var pointsOnLicence = 0
}


class Person {
    var licence : DriversLicence?
}


var tom: Person? = nil


print(tom?.licence?.pointsOnLicence ?? 0)  // Prints: 0


tom?.licence?.pointsOnLicence = 10


print(tom?.licence?.pointsOnLicence ?? 0) // Prints: 0

当我们存在一个可选对象，并且其对象属性为一个可选属性时，我们可以通过使用可选链来进行读取和赋值。

可选绑定

当我们在使用 可选链  来获取属性时，推荐和可选绑定一起使用

if let point = tom?.licence?.pointsOnLicence {
    print("\(point)")
}


func testPerson(_ person: Person?) {
    guard let point = person?.licence?.pointsOnLicence else {
        return
    }
    print("\(point)")
}

访问下标

使用可选链访问下标包括两种，一种是下标方法返回的是可选项，例如，字典获取某一个 key 值，另外一种是取下标的对象就是一个可选项，比如这个字典就是可选的。

var info = ["fans" : (min:10, max:10000000)]


if let number = info["fans"]?.min {
    print("The number of 公众号：iOS成长指北 \(number)")
}

之所以分成两种类型，其实就是一个关于  ?  在前在后的问题。

var info: Dictionary? = ["fans" : (min:10, max:10000000)]


if let number = info?["fans"]?.min {
    print("The number of 公众号：iOS成长指北 \(number)")
}

可选绑定

在可选绑定一节，我们介绍了关于使用可选绑定进行赋值的操作，只能在作用域之内用。但是如果是下标的可选链访问，我们能不能进行赋值操作呢?

if let number = info?["fans"]?.min = 100 {
    print(type(of: number)) // ()
}
print(info as Any) //Prints:Optional(["fans": (min: 100, max: 10000000)])

当通过可选链设置一个属性时，返回一个可选的元组（ Void?  或  ()? ）

方法

可以通过可选链式调用来调用方法，并判断是否调用成功，即使这个方法  没有返回值 。

我们拓展一下之前的例子，然后我们来看看我们如何使用可选链和可选绑定。

当有返回值的时候，绑定获取的值，否则绑定一个默认的返回值  () ，我们知道一个没有返回值的函数它的类型是  () -> () 。

class DriversLicence {
    var pointsOnLicence = 0

    func changePointsOnLicence() {
        self.pointsOnLicence = 2
    }
}


class Person {
    var licence : DriversLicence?
}


var tom: Person? = Person()
tom?.licence = DriversLicence()
if let point = tom?.licence?.changePointsOnLicence() {
    print(type(of: point)) //Prints:()
}

可选协议方法

如果你有 Objective-C 的经验，你可能会错过可选的协议方法。虽然 Swift 中有更好的方法来编写可选协议方法，但标准库中最常这么操作:

@objc protocol UITableViewDataSource : NSObjectProtocol {


    @objc optional func numberOfSections(in tableView: UITableView) -> Int


    // ...
}


let tableView = UITableView()
let numberOfSections = tableView.dataSource?.numberOfSections?(in: tableView)

多级可选链

可以通过连接多个可选链式调用在更深的模型层级中访问属性、方法以及下标。

关于多级可选链我们需要知道的是，可选链的返回值为要么确定的值，要么是 nil ，所以使用多级可选链返回的是一个 *? 而不是 *??

常见用法

除了使用可选项来表明的对象的值不存在以外，我们还有一些常见的其他用法

将错误转换成可选值（Optional try）

可以使用  try?  通过将错误转换成一个可选值来处理错误。如果是在计算  try?  表达式时抛出错误，该表达式的结果就为  nil 。

当我们使用一个异常捕捉的方法时，我们一般这么使用

enum PasswordError: Error {
    case obvious
}


func checkPassword(_ password: String) throws -> Bool {
    if password == "password" {
        throw PasswordError.obvious
    }


    return true
}


do {
    try checkPassword("password")
    print("That password is good!")
} catch {
    print("You can't use that password.")
}

当是我们可以将抛出的错误转换成可选值，我们可以使用

if let result = try? checkPassword("password") {
    print("Result was \(result)")
}else {
    print("You can't use that password.")
}

Objective-C 开发者在开发过中很少用到  try catch  语句。也许，使用  try?  更加符合你的习惯。

与  try?  对应的就是  try! ，如果你确定你的异常一定不会出现，你可以通过这个方式，否则就如同强制解包一样，一旦异常发生，就会发生崩溃。

可能这不失为一个测试手段，但是绝对不要在生产环境使用。毕竟崩溃比错误更可怕

可失败构造器（Failable initializers）

在协议与拓展一章节中，我们建议在协议中如果要在协议中声明构造器，建议声明一个 可失败构造器 。

理论上来说，一个合格的构造器在运行结束以后应该生成一个实例。但是如果我们有什么值使我们不可以没有的，或者我们的对象中某个值一定要满足某个条件，例如我们的身份证。那么我们可以初始化一个 可失败构造器（Failable initializers） ，返回值为 nil

struct Person {
    var id: String


    init?(id: String) {
        if id.count == 16 {
            self.id = id
        } else {
            return nil
        }
    }


}

类型转换（Typecasting）

在 Swift 编程过程中，你需要时刻保持对类型的敏感度。你必须明确你变量的类型。

我们知道 Swift 中存在继承，也存在基于某个协议来作为数组、字典或其他容器中的元素类型。

我们定义一个数组

class Animal { }
class Fish: Animal { }


class Dog: Animal {
    func makeNoise() {
        print("Woof!")
    }
}


let pets = [Fish(), Dog(), Fish(), Dog()]

不同的类中实现了不同的方法

如果我们有一个循环来遍历我们数组中的对象，并且针对不同类型，调用不同方法。

as? 同样可以用在可选绑定中。

for pet in pets {
    if let dog = pet as? Dog {
        dog.makeNoise()
    }
}

当在 Swift 中输入强制转换值时，你可以检查该值的类型，并且可以在其自己的类层次结构中将其视为不同的类型。通常在 子类和超类之间 或 相关类型之间 进行强制转换。

其他用法

我们再介绍一些其他的用法，这些用法可能不那么的常见

嵌套可选（Nested optionals）

在多级可选链中我们提到一个 *??  的概念。对一个可选值进行嵌套解包。虽然多级可选链并不会生成一个嵌套可选，但是在实际工作过程中，还是可能会写出嵌套可选，使用嵌套可选时需要实现嵌套解包。

嵌套可选是一个历史问题，具体我们可以查看  SE-0230 – Flatten nested optionals resulting from ‘try?’  。

当我们这么写的话

let nameAndAges: [String:Int?] = ["Antoine van der Lee": 28]
let antoinesAge = nameAndAges["Antoine van der Lee"]
print(antoinesAge as Any) // Prints: "Optional(Optional(28))"
print(antoinesAge! as Any) // Prints: "Optional(28)"
print(antoinesAge!!) // Prints: "28"
print(type(of: antoinesAge)) // Prints: Optional<Optional<Int>>

一定要相当注意我们关于可选的实现，否则取值时会出现问题。

XCTUnwrap 编写一个可选的单元测试

当编写单元测试的时候，有一个很好的方法来处理可选项——而不是使用强制解包。

你可以使用 XCTUnwrap，如果可选参数不包含值，它会抛出错误:

func testBlogPostTitle() throws {
    let blogPost: BlogPost? = fetchSampleBlogPost()
    let unwrappedTitle = try XCTUnwrap(blogPost?.title, "Title should be set")
    XCTAssertEqual(unwrappedTitle, "Learning everything about optionals")
}

map，compactMap 和 flatMap

使用转换将值集合映射到新值数组中。Swift 标准库为这种映射提供了三个主要 api——map、flatMap 和 compactMap。

我们一般这么写来获取一个请求

func makeRequest(forURLString string: String) -> URLRequest? {
    guard let url = URL(string: string) else {
        return nil
    }


    return URLRequest(url: url)
}

但是，其实我们也可以使用 map  方法

func makeRequest(forURLString string: String) -> URLRequest? {
    URL(string: string).map { URLRequest(url: $0) }
}

善用枚举

当我们使用一个存在可选的枚举值，我们处理可枚举的值的时候，我们可以

enum Relationship {
    case friend
    case family
    case coworker
}


let relationship: Relationship? = nil


switch relationship {
case .some(let relationship):
    switch relationship {
    case .friend:
        print("friend")
    case .family:
        print("family")
    case .coworker:
        print("coworker")
    }
case .none:
    print("nil")
}

但是我们可以用一个  case nil  来处理这个

switch relationship {
  case .friend:
  print("friend")
  case .family:
    print("family")
  case .coworker:
    print("coworker")
  case nil:
    print("nil")
}

参考资料

Apple Developer 的 Optional

100 Days of Swift - Optionals

Optional Chaining in Swift

Optionals

Optionals in Swift explained: 5 things you should know

本文的提纲来自于 hackingwithswift 的 《100 Days of Swift》，然后根据每一个知识点进行总结

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