Swift的Optional类型

我们使用Swift这个苹果新推出的编程语言已经有一段时间了。其中的一个极大的优点就是苹果称为“optional types”的东西。几乎所有的objective-c程序员都知道用nil来表示某个引用类型的对象是没有值的。但是要把nil和某个变量的类型联系起来还是有些牵强。

这里，我们就来介绍一下Swift提供的optional type（可选类型）。先介绍一些实现的细节，然后指出optional type体系里的几个要点。

类型？

在我们开始进入代码前，先来看看为什么一个类型被定义为可选的。我们遇到的类型一般都是通常的，非可选的类型。包括一般的值类型，比如，Int，Bool和String。还有复杂点的引用类型，比如，UIView，等。

我们声明这些类型的变量的时候，Swift要求必须给这些变量赋值。这一要求非常的严格，如果你想在初始化一个变量之前使用它使编译不过的。

这个表面看起来很郁闷，但其实很有帮助。长远来说，不让这样的代码编译通过，Swift可以避免发生因为使用了未初始化的值而引发的潜在的运行时错误。

let x: Int = nil

然而，有人会尝试给let声明的常量赋值为nil。

这样的代码会直接引发一个错误：类型“Int”不是protocol ’NilLiteralConvertible’类型。对于非optional type的类型，不实现“NilLiteralConvertible”protocol是不可以使用nil来初始化的。所以，简单的x，只是一个Int型的实例，只能被赋值为Int的值而不是nil。

程序里的变量不可能全部都有初值，所以这个时候optional type就该出场了。Swift里，只要在任意类型的后面加一个问号以后就变成了optional type（可控类型）。比如，之前的例子中。只要给Int后面加一个问号就可以将x赋值为nil了。

这应该是很多写Objective-C的哥们需要的了。变量值可以是“实际”的值，也可以是nil。这只取决于你的代码处理的是哪种情况了。

装箱

你可能会说，“Int只是值类型，不是一个对象怎么能使用nil呢？NSInteger是不能这么用得。。”

的确，你说的没错。NSInteger没有nil值。或者更准确的说经过类型转化后你会得到一个整型值0。所以，在Objective-C得API里定义了很多的标记表明“无值”状态：0，1，NSIntergerMin，NSIntegerMax以及NSNotFound等，都是表明“nothing”的。

当你仔细考虑就会发现没有一个一致的方式表明“nothing”这个值，而是用不同的自定义值标记“nothing”会增加一定的复杂度。取一个数组中不存在的值返回的事NSNotFound，取一个table view中不存在的row的时候返回的事一个-1。

Swift的optional type提供了一种更加清晰的表示方法。但是如何让任何类型都具有optional type这个功能呢？这些都建立在泛型的基础之上：

上面的就是Swift核心库对于optional type的定义（稍微作了修改）。Swift定义了一个新的类型Optional，它由两个值，一个是“nothing”，叫做None，一个是把某个类型T的值给包装起来之后的值。Swift就是利用这一机制把某了类型的值包装起来，当然这个值可以是空（nothing)，也可以不是空。

在这个例子中， 第一个整数就只是一个Int型的值。后面的类型后面跟了问号“？”的其实都是Optional<T>类型的。或者，简短的可以表示为Int？。

有了这个能力，Swift就可以给任何类型表示“nothing”的值nil，即使是Int。Optional type同时可以表示“real”的值，也可以表示“nothing”的值，而不需要其他的特殊的值。

拆箱

这样表示optional value同时也会引发一个问题。现在我们知道optional type是一个独立的类型：Optional<T>。所以，在需要T的地方，不如某个函数需要T类型的参数传入，那么optional<T>的值是不能用的：

我们需要把需要的值从optional的箱子里拿出来。并且，很重要的一点，在那之前需要检查这个值是否存在。Swift提供了叹号“！”操作符来提取值。

记得把x的值修改为100，而不是之前的nil。因为，叹号操作符只适用于optional type的值本身有“real”值的。如果没有的话是会抛出运行时异常的。

所以，在拆箱取值以前，我们需要先判断这个可选（optional）的值是否为空。就和我们在Objective-C中常做的类似。

但是如果这个x是从其他的方法返回回来的呢？我们可以直接调用这个函数来检验返回值， 完全不必要先给局部变量赋值，再检测是否为空。

Swift已经实现了这个功能，叫做optional binding（可选绑定）。使用if和let两个关键字就可以写出一行紧凑的代码来检测函数返回值是否存在。

这里我们已经不用叹号操作符来显示的强制拆箱。这是optional binding（可选绑定）的另一个好用的地方。直接在if语句的判定表达式里拆箱optional type（可选类型），就可以确定这个optional type是否有值，不用手动的使用叹号操作符来拆箱。

Chaining

现在我们建立一个准确的检测和拆箱optional value（可选值）的规则。比如，如何在optional value上调用方法？你肯定会在一个可能为空的对象上调用方法，这是一定会发生的。在Objective-C中，在nil对象上调用方法会返回一个nil。

幸好Swift也可以做到这样。使用optional chaining（可选链）的方式来调用可能为空（nil）的方法： 

在对象和其调用的方法之间插入一个问号“？”操作符，我们就可以表明是要一个实际存在的值还是要一个“nothing”。这和Objective-C的调用非常类似。

注意：这样调用的方法的返回值一定都是optional type（可选类型）的，即使这个方法的返回值被定义为非可选类型（non-optional type）。所以，在optional value（可选值）上调用的方法链上得任意一点的返回值都是optional的。在处理返回值的时候一定要考虑到值可能为空的可能。

考虑下面的代码：

someMethod()方法的声明中制定返回值为Int型，z还是得到一个optional value（可选值）。因为，我们使用了optional chaining（可选链）来调用方法。这可能看起来有点迷惑，但是很有帮助。尤其是在optional binding（可选绑定）的时候。比如，上面代码中的if let z = y?.someMethod()表达式。

这样可以很简洁的处理一下问题：

• 如果y是nil（这里已经是nil），optional chaining（可选链）可以保证我们这样写代码而不报错
• 如果y是nil或者someMethod()方法返回nil，optional binding（可选绑定）不会把nil赋值给non-optional value（非可选值）z。
• 最终我们会得到z，但是不用手动拆箱。因为这是可选绑定的（optional binding）。

总之，对于处理nil值来说，Swift提供了一个非常清晰的系统。我们或得了额外的类型安全，避免了不必要的特殊定义的值，而且还是像Objective-C一样简洁。