Optional Type總覽

• 什么是optional? Swift中聲明的一個變量時, 默認情況下它是non-optional的, 即必須賦予這個變量一個非空的值. 如果給non-optional類型的變量賦值nil, 編譯器就會報錯.

var string1: String = "This is string1" // OK
string1 = nil  // Nil cannot be assigned to type 'String'

• Swift中, 當聲明一個類的屬性時, 屬性默認也是non-optional的

class MyClass { 
    var name: String = "Lv"
    var age: String  // Class 'MyClass' has no initializers
}

• 對于之前使用Objective-C的同學來說, 這樣的錯誤可能會讓你們有些驚訝, 因為在Objective-C中, 當把nil賦值給一個變量或者聲明一個沒有初始值的屬性時, 編譯器都不會報錯.

NSString *string1 = @"This is string1";
string1 = nil;

class MyClass { 
    NSString *name = @"Lv"
    NSString *age;
}

• 然而并不意味著在Swift中不能聲明一個沒有初始值的屬性. Swift中引入了可選類型(optional type)來解決這一問題. 它的定義是通過在類型生命后加加一個?操作符完成的.

class MyClass {
    var name: String?  // OK
    var age: String?  // OK
}

為什么引入可選類型?

• Swift是一門安全的編程語言. 正如蘋果所言, 可選類型就是證明Swift是一門安全的編程語言的一個小例子. 如上面的例子所示, Swift的可選類型提供了在編譯階段就檢查一些可能在運行時才會出現的常見錯誤的機制. 下面通過下面的例子更好的詮釋一下可選類型的威力.

• 考慮下面一個Objective-C中的方法

- (NSString *)findStockCode:(NSString *)company {
    if ([company isEqualToString:@"Apple"]) {
        return @"AAPL";
    } else if ([company isEqualToString:@"Google"]) {
        return @"GOOG";
    }
    return nil;
}

• 通過findStockCode:方法可以傳入公司的名字,然后得到對應公司的股票代碼. 為了方便演示, 這里只返回Apple和Google的代碼, 對于其他的傳入參數, 統統返回nil.
• 假設在同一個類中調用findStockCode:方法:

NSString *stockCode = [self findStockCode:@"Facebook"]; // nil is returned
NSString *text = @"Stock Code - ";
NSString *message = [text stringByAppendingString:stockCode]; // runtime error
NSLog(@"%@", message);

• 上面的代碼是可以編譯通過的, 但是因為傳入了"Facebook"導致返回值是nil, 當代碼開始運行后, 程序就會報錯了.

• 當使用Swift中的可選類型時, 上面在運行時才會出現的錯誤在編譯階段就會報錯. 如果使用Swift的代碼重寫上面的例子, 代碼如下:

func findStockCode(company: String) -> String? {
   if (company == "Apple") {
      return "AAPL"
   } else if (company == "Google") {
      return "GOOG"
   }
   return nil
}

var stockCode:String? = findStockCode("Facebook")
let text = "Stock Code - "
let message = text + stockCode  // compile-time error
print(message)

• stockCode被定義成可選類型. 這就意味著它要么是一個String, 要么就是nil. 因為編譯器在編譯階段就檢測到了潛在的錯誤(可選類型的值沒有被解包: value of optional type String? is not unwrapped)并且提示你去改正, 這段代碼就不能夠被執行.
• 從這個例子中可以看到, Swift的可選類型加強了對空值的檢查, 并且在編譯階段就給開發者提供了可能的錯誤信息. 很明顯, 可選類型的引入可以讓代碼的質量變得更好.

解包可選類型(Unwrapping Optionals)

• 如何讓上面的代碼正常運行? 很明顯, 這里需要判斷stockCode是否為空. 代碼如下:

var stockCode:String? = findStockCode("Facebook")
let text = "Stock Code - "
if stockCode {
    let message = text + stockCode!
    print(message)
}

• 像在Objective-C中一樣, 還是使用if來判斷stockCode中是否有值. 一旦確定stockCode中肯定有值時, 將一個感嘆號(!)加在可選類型變量名后面來解包這個可選類型的變量. 在Swift中, 這叫做硬解包. 即直接在可選類型后面加一個感嘆號來表示它肯定有值.
• 上面的例子中, 我們只是自己知道stockCode肯定有值, 所以才直接硬解包了stockCode變量. 但是萬一有時候我們的感覺是錯的, 那程序在運行時可能會出現嚴重的錯誤. 所以Swift中是推薦先檢查可選類型是否有值, 然后再進行解包的!

var stockCode:String? = findStockCode("Facebook")
let text = "Stock Code - "
let message = text + stockCode!  // runtime error

• 以上代碼在編譯階段不會報錯.因為使用了硬解包, 編譯器認為可選類型是有值的, 所以編譯是通過的. 當代碼運行起來時, 知名的錯誤將會出現: fatal error: Can’t unwrap Optional.None

可選綁定(Optional Binding)

• 與硬解包不同, 可選綁定(Optional Binding)是一種更簡單更推薦的方法來解包一個可選類型. 使用可選綁定來檢查可選類型的變量有值還是沒值. 如果有值, 解包它并且將值傳遞給一個常量或者變量.
• 再多的言語描述也不如直接上代碼來的實際! 將上面的代碼改成可選綁定的代碼如下:

var stockCode:String? = findStockCode("Facebook")
let text = "Stock Code - "
if let tempStockCode = stockCode {
    let message = text + tempStockCode
    print(message)
}

• if let或者if var是可選綁定的兩個關鍵字. 使用自然語言來描述上面這段代碼的話, 意思就是如果stockCode有值,解包它,并且將它的值賦值給tempStockCode, 然后執行下面的條件語句; 如果stockCode為空, 直接跳過條件語句塊.

• 上面的代碼可以簡化如下:

let text = "Stock Code - "
if var stockCode = findStockCode("Apple") {
    let message = text + stockCode
    print(message)
}

• 這里stockCode不再是可選類型, 所以不需要使用!來解包. 如果findStockCode:方法返回值是nil, 那么程序并不會執行條件語句塊中的代碼.

可選鏈式調用(Optional Chaining)

• 在解釋optional chaining之前, 先來修改一下上面的例子. 這里重新創建一個名為Stock的類, 包含兩個可選類型的屬性code和price. findStockCode:方法直接返回Stock類的對象, 而不再是String.

class Stock {
    var code: String? 
    var price: Double? 
}

func findStockCode(company: String) -> Stock? {
    if (company == "Apple") {
        let aapl: Stock = Stock()
        aapl.code = "AAPL"
        aapl.price = 90.32
        return aapl
            
    } else if (company == "Google") {
        let goog: Stock = Stock()
        goog.code = "GOOG"
        goog.price = 556.36
        return goog
    }
    return nil
}

• 改寫了創建類的代碼, 相應的調用代碼也需要修改. 這里調用findStockCode:方法得到一個Stock對象, 然后計算買100股股票所需的價格.

if let stock = findStockCode("Apple") {
    if let sharePrice = stock.price {
        let totalCost = sharePrice * 100
        print(totalCost)
    }
}

• 這里因為findStockCode:方法的返回值類型是可選類型, 所以使用if let進行可選綁定, 又因為price屬性也是可選類型, 所以再使用一個if let來判斷是否有值.
• 上面的代碼是一段正確的代碼. 但是可以通過使用可選鏈式調用(Optional Chaining)來簡化上面的代碼, 畢竟上面是使用了兩個if let的. 可選鏈式調用使我們能夠通過?.鏈接多個可選類型. 示例代碼如下:

if let sharePrice = findStockCode("Apple")?.price {
    let totalCost = sharePrice * 100
    print(totalCost)
}

• 可選鏈式調用提供了另外一種方法獲得price的值. 現在的代碼看起來更加簡潔. 這里只是對可選鏈式調用(Optional Chaining)做了簡要介紹, 詳細的介紹請閱讀蘋果官方文檔.

Swift和Objective-C的互通性

• Swift的可選類型是非常強大的. 盡管可能需要花一段時間熟悉它的語法.
• Swift的設計是本著可以和Objective-C的API交互的原則. 當你想和UIKit或者其他框架的API交互時, 你肯定得需要可選類型. 下面是一些在實現table view時遇見的可選類型.

func numberOfSectionsInTableView(tableView: UITableView?) -> Int {
   // Return the number of sections.
   return 1
}

func tableView(tableView: UITableView?, numberOfRowsInSection section: Int) -> Int {
   // Return the number of rows in the section.
   return recipes.count
}
    

func tableView(tableView: UITableView!, cellForRowAtIndexPath indexPath: NSIndexPath!) -> UITableViewCell! {
   let cell = tableView.dequeueReusableCellWithIdentifier("Cell", forIndexPath: indexPath) as UITableViewCell
   
   cell.textLabel.text = recipes[indexPath.row]
   
   return cell
}

總結

• 理解可選類型的工作原理是非常重要的. 在Swift中可選類型允許開發者能夠在代碼的編譯階段就發現一些潛在的問題, 從而確保在代碼真正運行時能更安全. 一旦等你習慣了它的語法, 你必將會愛上可選類型這個新引入的概念.