理解 Swift 中的问号感叹号

作者: davidleee | 来源:发表于2017-07-27 15:55 被阅读60次

    对于写惯了 OC 代码的程序员来说,不判空直接调用对象方法可能已经成为习惯了;而当方法的返回值是对象时,通常也是拿来就用。这些情况在 Swift 下都不存在了,因为 Swift 中出现了一个全新的概念:Optional(? & !)。

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    Optional 用于表示一种值可能为空的对象类型。一个 Optional 对象表示了两种可能性:要么对象有值,你可以通过 “unwrap” 去获取到这个值;要么对象里面没有任何东西。

    unwrap(解包):在对象后加 “?” 或 “!” 称为将对象 “unwrap”,可以获取到 Optional 里面的关联值

    Optional 这个概念在 C 语言或 Objective-C 里面并不存在。在 OC 中最接近的概念是:本来要返回对象的方法可能会返回 nil,这个 nil 表示“没有有效的对象可以返回”;然而,这只在对象身上有效,它不能作用在结构体、基础 C 类型或枚举上。这些类型的变量如果没有值,OC 会用 NSNotFound 来表示,它需要方法的调用者意识到这些特殊返回值的存在,并作出特殊的处理。

    Optional 解决了上述问题,在 Swift 中,Optional 可以处理任何类型的空值,而不需要用一个特殊的常量去表示。

    举个栗子:
    当我们需要将字符串转换为数字时,在 Swift 中会使用 Int 的构造方法,如下:

    let possibleNumber = "123"
    let convertedNumber = Int(possibleNumber)
    

    此时,convertedNumber 就是一个 Optional,看一下文档可以发现,这个构造方法返回的是 Int?

    原因是这个构造器可能会失败: possibleNumber 也许并不能被转化为数字。这里的 ? 表示返回的对象是一个可选值,它可能是某个 Int 类型的对象,也可能什么都没有。(它不可能是别的类型的对象,因为 Swift 是强类型的)

    nil

    这里可以套用 OC 中的概念,nil 表示空值,但是在 Swift 中,它只能被赋值给 Optional 对象。当声明一个 Optional 的变量又没有给它赋值时,它会自动被赋值为 nil

    var surveyAnswer: String?
    // surveyAnswer == nil
    

    本质上 Swift 的 nil 跟 OC 的 nil 是不一样的。
    在 OC 中,nil 是指向一个不存在对象的指针;在 Swift 中,nil 不是一个指针,它是一个带有特定类型的表示数值缺失的值,任何类型的 Optional 都可以设置为 nil 而不只是对象类型。

    If 和强制解包

    可以使用 if 来判断一个 Optional 对象是否有值,就像常见的判空操作。在判空后,这个 Optional 对象可以使用 ! 来强制解包,这相当于告诉编译器:“我确定这个 Optional 对象肯定有值,直接取出来用吧!”

    举个栗子:

    if convertedNumber != nil {
        print("convertedNumber has an integer value of \(convertedNumber!).")
    }
    

    ! 被用在一个空值时,你的程序就会“卡蹦”一声崩掉!

    Optional Binding

    这个机制可以用来判断一个 Optional 对象是否有值,如果有值就将它复制给一个局部变量或常量,否则不执行任何操作。

    我们用 Optional Binding 来改写上一小节中的例子:

    if let actualNumber = Int(possibleNumber) {
        print("\"\(possibleNumber)\" 是一个整型数字 \(actualNumber)")
    } else {
        print("\"\(possibleNumber)\" 不能被转化为整型")
    }
    

    Int() 返回的对象有值,这个值就会被直接赋给前面的 actualNumber ,所以这个变量就不是一个 Optional,可以不需要解包而直接使用了。

    在这种用法下,if 原来的作用还是存在的,可以用逗号分隔不同类型的判断,比如这样:

    if let firstNumber = Int("4"), let secondNumber = Int("42"), firstNumber < secondNumber && secondNumber < 100 {
        print("\(firstNumber) < \(secondNumber) < 100")
    }
    // 如果其中一个 Optional 没有值,或者最后那个判断的结果为 false,整个 if 判断会直接返回 false
    

    通过 Optional Binding 声明的变量的作用于只在这个 if 之内,除非用 guard 去声明,详情参见官方文档 Early Exit

    隐式解包

    有时候,在特定的代码结构下,一个 Optional 对象可以被确保永远都有值(或者说理应永远都有值)。这种时候,每次使用这个对象都进行判空和解包就显得非常多余了,于是我们可以在声明这个对象的时候用隐式解包来处理:

    let forcedString: String!
    print(forcedString) // 不需要写成 “forcedString!”
    

    事实上,例子中的 forcedString 还是一个 Optional 没变,但是我们让它在使用的时候自动解包,不需要我们手动加 ! 了。

    链式调用

    如果我们要取得的对象被包裹在了一层又一层的 Optional 之中,取得它的过程可能非常繁琐:

    var label: UILabel?
    if label != nil {
        if let temp1 = label.text {
            if let temp2 = temp1.hashText {
                ...
            }
        }
    }
    

    这时候,可以使用链式调用的方式改写:

    if let hashText = label?.text?.hashText {
        ...
    }
    

    在这句话当中,? 表达的意思是:“如果这个对象有值就取出来,继续下面的步骤;如果没有值,就当我没写过这句话吧”。

    默认值

    在一些情况下,我们会想要 Optional 对象为 nil 的时候给出一个默认值。比如我们使用一个 String?label.text 赋值时,我们并不希望设置一个 nil 上去,因为那会让 UILabel 的高度变为0。
    一种很简便的写法是这样的:

    let s: String?
    s = ...
    label.text = s ?? "placeholder"
    

    这样,当 s 为空时,label.text 的值就会是 “placeholder”。

    总结

    Swift 中的 Optional 其实是一个 enum:

    enum Optional<T> {
        case none
        case some(T)
    }
    

    而它现在所见到的使用方法都可以认为是 Swift 的语法糖:

    let x: String?
    // 等价于
    let x = Optional<String>.none
    
    let x: String? = "hello"
    // 等价于
    let x = Optional<String>.some("hello")
    
    let y = x!
    // 等价于
    switch(x) {
        case .some(let value): y = value
        case .none: // 抛个异常并整死你的应用:)
    }
    
    if let y = x {
        y.doSomething()
    }
    // 等价于
    switch(x) {
        case .some(let y):  y.doSomething()
        case .none: break
    }
    

    什么?你想问这是哪门子的 enum?推荐你去看看官方文档 Enumeration

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