swift - Swift中的 optional 值是什么？

Question

从Apple's documentation：


  您可以同时使用if和let来处理可能缺少的值。这些值表示为可选值。可选值包含一个值或包含nil表示该值丢失。在值的类型后写一个问号（?），以将该值标记为可选。


为什么要使用可选值？

Answer 1

Swift中的可选类型是可以保存值或不保存值的类型。通过将?附加到任何类型来编写可选内容：

var name: String? = "Bertie"

可选（以及泛型）是最难理解的Swift概念之一。由于它们是如何编写和使用的，很容易对它们是什么有一个错误的认识。比较上面的可选内容与创建普通的String：

var name: String = "Bertie" // No "?" after String

从语法上看，可选字符串与普通字符串非常相似。不是。可选字符串不是打开了某些“可选”设置的字符串。它不是String的特殊种类。字符串和可选字符串是完全不同的类型。

这是要了解的最重要的事情：可选容器是一种容器。可选的String是一个可能包含String的容器。可选的Int是一个可能包含Int的容器。将可选件视为一种包裹。在您打开它（或用可选语言“解开”）之前，您将不会知道它是否包含某些东西或什么都不包含。

您可以在Swift标准库中看到 how optionals are implemented，方法是在任何Swift文件中键入“可选”并⌘单击它。这是定义的重要部分：

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

可选的只是一个 enum，它可以是以下两种情况之一： .none或 .some。如果是 .some，则有一个关联的值，在上面的示例中，该值将是 String“ Hello”。可选的使用泛型为关联值赋予类型。可选字符串的类型不是 String，而是 Optional，或更准确地说是 Optional<String>。

Swift使用可选选项所做的所有事情都是神奇的，可以使阅读和编写代码更加流畅。不幸的是，这掩盖了它的实际工作方式。稍后我将介绍一些技巧。

注意：我会谈论很多可选变量，但是也可以创建可选常量。我用其类型标记所有变量，以使其更容易理解所创建的类型类型，但是您不必在自己的代码中。



如何创建可选

要创建可选内容，请在要包装的类型后附加 ?。任何类型都可以是可选的，甚至是您自己的自定义类型。类型和 ?之间不能有空格。

var name: String? = "Bob" // Create an optional String that contains "Bob"
var peter: Person? = Person() // An optional "Person" (custom type)

// A class with a String and an optional String property
class Car {
var modelName: String // must exist
var internalName: String? // may or may not exist
}

使用可选

您可以将可选内容与 nil进行比较，以查看其是否具有值：

var name: String? = "Bob"
name = nil // Set name to nil, the absence of a value
if name != nil {
    print("There is a name")
}
if name == nil { // Could also use an "else"
    print("Name has no value")
}

这有点令人困惑。这意味着一个可选的东西是一回事。要么为零，要么为“鲍勃”。这是不正确的，可选内容不会转换为其他内容。将其与nil进行比较是使代码易于阅读的一个技巧。如果可选值等于nil，则仅表示该枚举当前设置为 .none。



只有可选参数可以为nil

如果尝试将非可选变量设置为nil，则会出现错误。

var red: String = "Red"
red = nil // error: nil cannot be assigned to type 'String'

查看可选变量的另一种方法是对普通Swift变量的补充。它们与保证具有值的变量相对应。斯威夫特（Swift）是一种小心翼翼的语言，讨厌歧义。大多数变量被定义为非可选变量，但是有时这是不可能的。例如，假设一个视图控制器从缓存或从网络加载图像。创建视图控制器时，它可能有也可能没有该图像。无法保证image变量的值。在这种情况下，您必须将其设为可选。它以 nil开头，并且在检索图像时，可选参数将获得一个值。

使用可选内容可以显示程序员的意图。与Objective-C相比，在其中任何对象都可能为零的情况下，Swift需要您清楚何时可以缺少值以及何时保证它存在。



要使用可选选项，请“解开”它

不能使用可选的 String代替实际的 String。要在可选内容中使用包装的值，您必须将其解包。解开可选项的最简单方法是在可选名后添加 !。这称为“力展开”。它返回可选内容内的值（作为原始类型），但是如果可选内容为 nil，则会导致运行时崩溃。在展开之前，您应该确保有一个值。

var name: String? = "Bob"
let unwrappedName: String = name!
print("Unwrapped name: \(unwrappedName)")

name = nil
let nilName: String = name! // Runtime crash. Unexpected nil.

检查并使用可选

因为在展开和使用可选选项之前应始终检查nil，所以这是一种常见模式：

var mealPreference: String? = "Vegetarian"
if mealPreference != nil {
    let unwrappedMealPreference: String = mealPreference!
    print("Meal: \(unwrappedMealPreference)") // or do something useful
}

在此模式中，您检查是否存在一个值，然后在确定存在该值时，将其强制展开为一个临时常量以供使用。因为这是很常见的事情，所以Swift提供了一个使用“ if let”的快捷方式。这称为“可选绑定”。

var mealPreference: String? = "Vegetarian"
if let unwrappedMealPreference: String = mealPreference {
    print("Meal: \(unwrappedMealPreference)") 
}

这将创建一个临时常量（如果将 let替换为 var，则为变量），其范围仅在if括号内。由于必须使用诸如“ unwrappedMealPreference”或“ realMealPreference”之类的名称，因此Swift允许您重用原始变量名，从而在括号范围内创建一个临时名称。

var mealPreference: String? = "Vegetarian"
if let mealPreference: String = mealPreference {
    print("Meal: \(mealPreference)") // separate from the other mealPreference
}

这是一些代码，演示了使用了不同的变量：

var mealPreference: String? = "Vegetarian"
if var mealPreference: String = mealPreference {
    print("Meal: \(mealPreference)") // mealPreference is a String, not a String?
    mealPreference = "Beef" // No effect on original
}
// This is the original mealPreference
print("Meal: \(mealPreference)") // Prints "Meal: Optional("Vegetarian")"

可选绑定通过检查可选值是否等于nil来工作。如果不是，则将可选值解包到提供的常量中并执行该块。在Xcode 8.3和更高版本（Swift 3.1）中，尝试打印这样的可选内容将导致无用的警告。使用可选的 debugDescription将其静音：

print("\(mealPreference.debugDescription)")

选件有什么用？

可选项目有两个用例：


可能失败的事情（本来是我期待的东西，但我一无所获）
现在什么都不是，但以后可能又会发生（反之亦然）


一些具体的例子：


一个可以存在或不存在的属性，例如 middleName类中的 spouse或 Person
一种可以返回值或不返回任何值的方法，例如在数组中搜索匹配项
一种可以返回结果或获取错误但不返回任何内容的方法，例如尝试读取文件的内容（通常会返回文件的数据）但该文件不存在
委托属性，通常不必在初始化后进行设置
对于类中的 weak属性。他们指向的东西可以随时设置为 nil
可能必须释放大量资源才能回收内存
当您需要一种方法来知道何时设置值（尚未加载的数据>数据）而不是使用单独的dataLoaded Boolean


可选参数在Objective-C中不存在，但是有一个等效的概念，返回nil。可以返回对象的方法可以返回nil。这被认为是“缺少有效的对象”，通常用来表示出了点问题。它仅适用于Objective-C对象，不适用于基元或基本C类型（枚举，结构）。 Objective-C通常具有专门的类型来表示这些值的缺失（ NSNotFound实际上是 NSIntegerMax， kCLLocationCoordinate2DInvalid表示无效的坐标， -1或某些负值）。编码人员必须了解这些特殊值，因此必须对每种情况进行记录和学习。如果某个方法不能使用 nil作为参数，则必须对此进行记录。在Objective-C中， nil是一个指针，就像所有对象都定义为指针一样，但是 nil指向特定的（零）地址。在Swift中， nil是一个文字，表示没有某种类型。



与 nil相比

您曾经能够使用任何可选的 Boolean：

let leatherTrim: CarExtras? = nil
if leatherTrim {
    price = price + 1000
}

在较新版本的Swift中，您必须使用 leatherTrim != nil。为什么是这样？问题是 Boolean可以包装在可选内容中。如果您有这样的 Boolean：

var ambiguous: Boolean? = false

它有两种“假”，一种是无值，另一种是有值，但值为 false。 Swift讨厌歧义，因此现在您必须始终针对 nil检查可选项。

您可能想知道可选的 Boolean的意义是什么？与其他可选内容一样， .none状态可能表明该值尚未确定。网络通话的另一端可能有一些内容需要花费一些时间进行轮询。可选的布尔值也称为“ Three-Value Booleans”



迅速的把戏

Swift使用一些技巧来允许可选项起作用。考虑一下这三行看起来很普通的可选代码；

var religiousAffiliation: String? = "Rastafarian"
religiousAffiliation = nil
if religiousAffiliation != nil { ... }

这些行都不应该编译。


第一行使用两种不同的String文字设置可选的String。即使这是 String类型也不同
第二行将可选的String设置为nil，这是两种不同的类型
第三行将可选字符串与nil（两种不同类型）进行比较


我将详细介绍一些可选的实现细节，以使这些行起作用。



创建一个可选的

使用 ?创建可选的是语法糖，由Swift编译器启用。如果您想长远地做下去，可以创建一个如下所示的可选内容：

var name: Optional<String> = Optional("Bob")

这将调用 Optional的第一个初始化程序 public init(_ some: Wrapped)，该初始化程序从括号中使用的类型中推断出可选的相关类型。

创建和设置可选的甚至更长的方法：

var serialNumber:String? = Optional.none
serialNumber = Optional.some("1234")
print("\(serialNumber.debugDescription)")

将可选设置为 nil

您可以创建一个没有初始值的可选内容，或者创建一个具有 nil初始值的选项（两者的结果相同）。

var name: String?
var name: String? = nil

协议 nil（以前称为 ExpressibleByNilLiteral）启用了允许等于 NilLiteralConvertible的可选内容。可选内容是使用 Optional的第二个初始化程序 public init(nilLiteral: ())创建的。文档说，除了可选参数之外，您不应该使用 ExpressibleByNilLiteral进行其他操作，因为这会更改代码中nil的含义，但是可以这样做：

class Clint: ExpressibleByNilLiteral {
    var name: String?
    required init(nilLiteral: ()) {
        name = "The Man with No Name"
    }
}

let clint: Clint = nil // Would normally give an error
print("\(clint.name)")

使用相同的协议，您可以将已经创建的可选内容设置为 nil。尽管不建议这样做，但是您可以直接使用nil文字初始化程序：

var name: Optional<String> = Optional(nilLiteral: ())

将可选内容与 nil进行比较

可选部分定义两个特殊的“ ==”和“！=”运算符，您可以在 Optional定义中看到它们。第一个 ==允许您检查是否有任何可选的值等于nil。如果关联的类型相同，则设置为.none的两个不同的可选选项将始终相等。当与nil比较时，Swift会在后台创建一个具有相同关联类型的可选类型，设置为.none，然后将其用于比较。

// How Swift actually compares to nil
var tuxedoRequired: String? = nil
let temp: Optional<String> = Optional.none
if tuxedoRequired == temp { // equivalent to if tuxedoRequired == nil
    print("tuxedoRequired is nil")
}

第二个 ==运算符允许您比较两个可选项。两者必须是相同的类型，并且该类型必须符合 Equatable（该协议允许将内容与常规“ ==”运算符进行比较）。 Swift（大概）解包了两个值并直接比较它们。它还处理其中一个或两个可选项为 .none的情况。注意与 nil文字进行比较之间的区别。

此外，它允许您将任何 Equatable类型与该类型的可选包装进行比较：

let numberToFind: Int = 23
let numberFromString: Int? = Int("23") // Optional(23)
if numberToFind == numberFromString {
    print("It's a match!") // Prints "It's a match!"
}

在幕后，Swift在比较之前将非可选包装为可选。它也适用于文字（ if 23 == numberFromString {）

我说过有两个 ==运算符，但实际上有第三个可让您将 nil放在比较的左侧

if nil == name { ... }

命名可选

没有Swift约定来命名可选类型和非可选类型。人们避免在名称中添加任何东西来表明它是可选的（例如“ optionalMiddleName”或“ possibleNumberAsString”），而让声明表明它是可选的类型。当您想命名某个名称以保留可选值时，这将变得很困难。名称“ middleName”表示它是一种字符串类型，因此从中提取字符串值时，通常经常会以“ actualMiddleName”或“ unwrappedMiddleName”或“ realMiddleName”之类的名称结尾。使用可选的绑定并重用变量名来解决此问题。



官方定义

从 "The Basics" in the Swift Programming Language：


  Swift还引入了可选类型，用于处理缺少值的情况。可选的选项是“有一个值，它等于x”或“根本没有值”。可选参数类似于在Objective-C中对指针使用nil，但是它们适用于任何类型，而不仅仅是类。与Objective-C中的零指针相比，可选选项更安全，更具表达力，并且是Swift最强大功能的核心。
  
  可选是Swift是一种类型安全语言的示例。 Swift可以帮助您弄清楚代码可以使用的值的类型。如果代码的一部分需要一个字符串，则类型安全性可防止您误将其传递给Int。这使您能够在开发过程中尽早发现并修复错误。




最后，这是1899年关于可选内容的诗：

昨天在楼梯上
我遇到一个不在那里的人
他今天不在
我希望，我希望他能走
Antigonish



更多资源：


The Swift Programming Guide
Optionals in Swift (Medium)
WWDC Session 402 "Introduction to Swift" (starts around 14:15)
More optional tips and tricks