2.13. 可选类型

使用可选类型(optionals)来处理值可能缺失的情况。可选类型表示两种可能: 或者有值, 你可以解析可选类型访问这个值, 或者根本没有值。

注意:C 和 Objective-C 中并没有可选类型这个概念。最接近的是 Objective-C 中的一个特性,一个方法要不返回一个对象要不返回 nilnil 表示“缺少一个合法的对象”。然而,这只对对象起作用——对于结构体,基本的 C 类型或者枚举类型不起作用。对于这些类型,Objective-C 方法一般会返回一个特殊值(比如 NSNotFound)来暗示值缺失。这种方法假设方法的调用者知道并记得对特殊值进行判断。然而,Swift 的可选类型可以让你暗示任意类型的值缺失,并不需要一个特殊值。

来看一个例子。Swift 的 Int 类型有一种构造器,作用是将一个 String 值转换成一个 Int 值。然而,并不是所有的字符串都可以转换成一个整数。字符串 "123" 可以被转换成数字 123 ,但是字符串 "hello, world" 不行。

下面的例子使用这种构造器来尝试将一个 String 转换成 Int

let possibleNumber = "123"
let convertedNumber = Int(possibleNumber)
// convertedNumber 被推测为类型 "Int?", 或者类型 "optional Int"

因为该构造器可能会失败,所以它返回一个可选类型(optional)Int,而不是一个 Int。一个可选的 Int 被写作 Int? 而不是 Int。问号暗示包含的值是可选类型,也就是说可能包含 Int 值也可能不包含值。(不能包含其他任何值比如 Bool 值或者 String 值。只能是 Int 或者什么都没有。)

nil

你可以给可选变量赋值为 nil 来表示它没有值:

var serverResponseCode: Int? = 404
// serverResponseCode 包含一个可选的 Int 值 404
serverResponseCode = nil
// serverResponseCode 现在不包含值

注意nil 不能用于非可选的常量和变量。如果你的代码中有常量或者变量需要处理值缺失的情况,请把它们声明成对应的可选类型。

如果你声明一个可选常量或者变量但是没有赋值,它们会自动被设置为 nil

var surveyAnswer: String?
// surveyAnswer 被自动设置为 nil

注意:Swift 的 nil 和 Objective-C 中的 nil 并不一样。在 Objective-C 中,nil 是一个指向不存在对象的指针。在 Swift 中,nil 不是指针——它是一个确定的值,用来表示值缺失。任何类型的可选状态都可以被设置为 nil,不只是对象类型。

if 语句以及强制解析

你可以使用 if 语句和 nil 比较来判断一个可选值是否包含值。你可以使用“相等”(==)或“不等”(!=)来执行比较。

如果可选类型有值,它将不等于 nil

if convertedNumber != nil {
    print("convertedNumber contains some integer value.")
}
// 输出“convertedNumber contains some integer value.”

当你确定可选类型确实包含值之后,你可以在可选的名字后面加一个感叹号(!)来获取值。这个惊叹号表示“我知道这个可选有值,请使用它。”这被称为可选值的强制解析(forced unwrapping)

if convertedNumber != nil {
    print("convertedNumber has an integer value of \(convertedNumber!).")
}
// 输出“convertedNumber has an integer value of 123.”

更多关于 if 语句的内容,请参考 控制流

注意:使用 ! 来获取一个不存在的可选值会导致运行时错误。使用 ! 来强制解析值之前,一定要确定可选包含一个非 nil 的值。

可选绑定

使用*可选绑定(optional binding)*来判断可选类型是否包含值,如果包含就把值赋给一个临时常量或者变量。可选绑定可以用在 ifwhile 语句中,这条语句不仅可以用来判断可选类型中是否有值,同时可以将可选类型中的值赋给一个常量或者变量。ifwhile 语句,请参考 控制流

像下面这样在 if 语句中写一个可选绑定:

if let constantName = someOptional {
    statements
}

你可以像上面这样使用可选绑定来重写 在 2.13. 可选类型 举出的 possibleNumber 例子:

if let actualNumber = Int(possibleNumber) {
    print("\'\(possibleNumber)\' has an integer value of \(actualNumber)")
} else {
    print("\'\(possibleNumber)\' could not be converted to an integer")
}
// 输出“'123' has an integer value of 123”

这段代码可以被理解为:“如果 Int(possibleNumber) 返回的可选 Int 包含一个值,创建一个叫做 actualNumber 的新常量并将可选包含的值赋给它。”

如果转换成功,actualNumber 常量可以在 if 语句的第一个分支中使用。它已经被可选类型 包含的 值初始化过,所以不需要再使用 ! 后缀来获取它的值。在这个例子中,actualNumber 只被用来输出转换结果。

你可以在可选绑定中使用常量和变量。如果你想在 if 语句的第一个分支中操作 actualNumber 的值,你可以改成 if var actualNumber,这样可选类型包含的值就会被赋给一个变量而非常量。

你可以包含多个可选绑定或多个布尔条件在一个 if 语句中,只要使用逗号分开就行。只要有任意一个可选绑定的值为 nil,或者任意一个布尔条件为 false,则整个 if 条件判断为 false。下面的两个 if 语句是等价的:

if let firstNumber = Int("4"), let secondNumber = Int("42"), firstNumber < secondNumber && secondNumber < 100 {
    print("\(firstNumber) < \(secondNumber) < 100")
}
// 输出“4 < 42 < 100”
if let firstNumber = Int("4") {
    if let secondNumber = Int("42") {
        if firstNumber < secondNumber && secondNumber < 100 {
            print("\(firstNumber) < \(secondNumber) < 100")
        }
    }
}
// 输出“4 < 42 < 100”

注意:在 if 条件语句中使用常量和变量来创建一个可选绑定,仅在 if 语句的句中(body)中才能获取到值。相反,在 guard 语句中使用常量和变量来创建一个可选绑定,仅在 guard 语句外且在语句后才能获取到值,请参考 提前退出

隐式解析可选类型

如上所述,可选类型暗示了常量或者变量可以“没有值”。可选可以通过 if 语句来判断是否有值,如果有值的话可以通过可选绑定来解析值。

有时候在程序架构中,第一次被赋值之后,可以确定一个可选类型总会有值。在这种情况下,每次都要判断和解析可选值是非常低效的,因为可以确定它总会有值。

这种类型的可选状态被定义为隐式解析可选类型(implicitly unwrapped optionals)。把想要用作可选的类型的后面的问号(String?)改成感叹号(String!)来声明一个隐式解析可选类型。与其在使用时把感叹号放在可选类型的名称的后面,你可以在定义它时,直接把感叹号放在可选类型的后面。

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,隐式解析可选类型非常有用。隐式解析可选类型主要被用在 Swift 中类的构造过程中,请参考 解决实例之间的循环强引用 的无主引用和隐式解包可选值属性部分。

一个隐式解析可选类型其实就是一个普通的可选类型,但是可以被当做非可选类型来使用,并不需要每次都使用解析来获取可选值。下面的例子展示了可选类型 String 和隐式解析可选类型 String 之间的区别:

let possibleString: String? = "An optional string."
let forcedString: String = possibleString! // 需要感叹号来获取值
let assumedString: String! = "An implicitly unwrapped optional string."
let implicitString: String = assumedString  // 不需要感叹号

你可以把隐式解析可选类型当做一个可以自动解析的可选类型。当你使用一个隐式解析可选值时,Swift 首先会把它当作普通的可选值;如果它不能被当成可选类型使用,Swift 会强制解析可选值。在以上的代码中,可选值 assumedString 在把自己的值赋给 implicitString 之前会被强制解析,原因是 implicitString 本身的类型是非可选类型的 String。在下面的代码中,optionalString 并没有显式的数据类型。那么根据类型推断,它就是一个普通的可选类型。

let optionalString = assumedString
// optionalString 的类型是 "String?",assumedString 也没有被强制解析。

如果你在隐式解析可选类型没有值的时候尝试取值,会触发运行时错误。和你在没有值的普通可选类型后面加一个感叹号一样。

你可以把隐式解析可选类型当做普通可选类型来判断它是否包含值:

if assumedString != nil {
    print(assumedString!)
}
// 输出“An implicitly unwrapped optional string.”

你也可以在可选绑定中使用隐式解析可选类型来检查并解析它的值:

if let definiteString = assumedString {
    print(definiteString)
}
// 输出“An implicitly unwrapped optional string.”

注意:如果一个变量之后可能变成 nil 的话请不要使用隐式解析可选类型。如果你需要在变量的生命周期中判断是否是 nil 的话,请使用普通可选类型。

下一节:你可以使用 错误处理(error handling) 来应对程序执行中可能会遇到的错误条件。