[翻譯]理解Swift中的Optional

原文出處：Understanding Optionals in Swift

蘋果新的Swift編程語言帶來了一些新的技巧，能使軟件開發比以往更方便、更安全。然而，一個頗有力的特性Optional，在你第一次使用時可能會感到困惑。Optionals將會在編譯階段檢查哪些值爲nil。經過這種方式，你能夠更好的保證應用程序交付在用戶手裏是可運行的。在Swift中，Optionals也提供了一些接口用來和遺留的Objective-C代碼之間交互。

初試Optional

讓咱們在XCode中新建一個叫作swift-optionals的playground文件。你能夠添加下面的代碼來看看Optionals是什麼樣的。

import Foundation

var rightURL = NSURL(string: "http://www.reactive.io") // => {Some http://www.reactive.io}
var wrongURL = NSURL(string: "this is not a real url") // => nil

在這種場景下，咱們試着經過字符串來建立NSURL。對於rightURL，咱們獲得了一個Some的結果，裏面存放着一個NSURL對象，對於wrongURL，咱們將獲得nil。在兩種狀況下都沒有直接獲得NSURL，這是一件好事，由於Some結果須要顯示的解包，這將迫使咱們檢查nil值，讓咱們看看這是如何工做的。

一切都是Some

若是咱們在XCode中看下NSURL的構造函數，咱們將會看到以下的代碼：

convenience init?(string URLString: String)

那個在init以後的問號標記告訴咱們當構造函數執行完畢，NSURL將會返回一個Optional。在Swift中，Optional是一個實際的類型，更加明確的說是一個泛型的enum，這種類型或者持有另外一個對象，或者是nil。讓咱們看看Optional長什麼樣？

enum Optional<T> : Reflectable, NilLiteralConvertible {
    case None
    case Some(T)

    /// Construct a `nil` instance.
    init()

    /// Construct a non-\ `nil` instance that stores `some`.
    init(_ some: T)
...

咱們可以看到Optional枚舉包括兩個case，None表明nil，Some表明具體的泛型類型。在Swift中，咱們能夠把任何東西裝箱在Optional.Some中。

Optional<String>.Some("really good stuff") // => {Some "really good stuff"}

另外一方面，None等價於nil

Optional<String>.None == nil // => true

從這個角度來說,你能夠把Optional理解爲一個箱子，有可能會包含一個具體的類型，也有可能沒有包含。向一個方法或者函數發送一個箱子類型而不是具體類型，編譯器將會強迫你打開箱子檢查箱子裏面的類型。若是箱子是空的，你能夠捕捉這個錯誤而且處理這種錯誤。

Swift將會推斷出變量的類型，不過爲了讓事情變得更透明，咱們顯示的以兩種方式來使用Optional：

import Foundation

var rightURL: Optional<NSURL> = NSURL(string: "http://www.reactive.io") // => {Some http://www.reactive.io}
var wrongURL: NSURL? = NSURL(string: "this is not a real url") // => nil

對於rightURL，咱們經過一種冗長的方式來建立一個Optional類型，由於咱們會大量使用Optional，Swift給了咱們一種簡寫方式，經過在變量後面追加一個問號‘?'，就如同咱們以前看到的NSURL構造器那樣。可是若是咱們在NSURL變量後面去掉問號會怎麼樣？

import Foundation

var cheatURL: NSURL = NSURL(string: "http://www.reactive.io")

咱們將會獲得一個編譯錯誤」Value of optional type ‘NSURL?’not unwrapped; did you mean to use ‘!’or ‘?’」。咱們已經知道'？'是幹嗎的了，那麼感嘆號標記'!'是幹嗎的呢？

隱式和顯示Optional

在一個類型後面使用'?'用來顯示代表這是一個Optional，讓咱們使用'!'看看會發生什麼：

import Foundation

var implicitURL: NSURL! = NSURL(string: "http://www.reactive.io/tips") // => http://www.reactive.io/tips

此次咱們獲得了一個沒有被Some包裝的NSURL。使用'!'使得implicitURL看起來跟rightURL這個optional差很少,用'!'標記的類型實爲ImplicitlyUnwrappedOptional，當你使用值的時候Swift編譯器將會自動爲你展開裏面的值。使用ImplicitlyUnwrappedOptional類型會帶來危險，由於編譯器不會迫使咱們處理值爲nil的狀況。可是初始化爲nil會幫咱們跟遺留的Objective-C代碼之間搭起橋樑。

下面是4中不一樣的Optional使用方式：

import Foundation

var rightURL: Optional<NSURL> = NSURL(string: "http://www.reactive.io") // => {Some http://www.reactive.io}
var wrongURL: NSURL? = NSURL(string: "this is not a real url") // => nil

var implicitURL: NSURL! = NSURL(string: "http://www.reactive.io") // => http://www.reactive.io/tips
var explicitURL: ImplicitlyUnwrappedOptional<NSURL> = NSURL(string: "this is another bad url") // => nil

如何使用Optional

第一種方法是顯示檢查Optional是不是nil：

if rightURL != nil {
    println("got a URL: \(rightURL)") // => "got a URL: Optional(http://www.reactive.io)"
}
else {
    println("no URL, sorry :(")
}

在上面獲得了Optional(http://www.reactive.io)，這並非咱們想要的，咱們想獲得的是Optional裏面包含的內容。如何作到呢？靠'!'符號，在變量或常量後面追加'!'符號將會展開Optional裏面的值，若是是nil值將會拋出異常，讓咱們試試：

if rightURL != nil {
    println("got a URL: \(rightURL!)") // => "got a URL: http://www.reactive.io"
}
else {
    println("no URL, sorry :(")
}

咱們能夠經過另外一種方式if let塊來實現：

if let url = rightURL {
    println("got a URL: \(url)") // => "got a URL: http://www.reactive.io"
}
else {
    println("no URL, sorry :(")
}

你也能夠經過switch語句來實現：

switch rightURL {
case nil:
    println("no URL, sorry :(")
default:
    println("got a URL: \(rightURL!)")
}

你還可使用??操做符進行鏈式調用獲得不爲nil的值：

var myURL = wrongURL ?? explicitURL ?? rightURL // {Some http://www.reactive.io}
println("got a URL: \(myURL!)") // => "got a URL: http://www.reactive.io"

編寫一個類

是時候來看看如何在面向對象的代碼中使用Optional類型了，複製下面的代碼到playground中：

import Foundation

class Person {
    var name: String
    var address: String

    init(name: String, address: String) {
        self.name = name
        self.address = address
    }

    func description() -> String {
        return "\(name) @ \(address)"
    }
}

class Box {
    var contents: String
    var sender: Person!
    var recipient: Person?

    init(contents: String) {
        self.contents = contents
    }
}

var alice = Person(name: "Alice", address: "New York City")
var book  = Box(contents: "A Good Book")

book.sender = alice // => {name "Alice" address "New York City"}

注意在Box類中，sender屬性是一個ImplicitlyUnwrappedOptional類型，recipient屬性是Optional類型。不過如果將這兩個類型換爲普通的Person類型，Swift編譯器將會報出一個錯誤。由於這兩個屬性並無在構造函數中賦值，因此這兩個屬性在構造函數調用的時候沒有被初始化。在上面的例子中，book被初始化後,sender和recipient都默認爲nil,可是咱們肯定book必定有一個sender,因此sender爲ImplicitlyUnwrappedOptional類型，在例子中，sender爲alice.可是不必定有recipient，因此別人在使用book對象的時候須要檢查recipient是否有值。

方法調用

若是咱們想要獲得sender或者recipient的description，咱們也許會獲得一些麻煩。這是由於咱們不能在nil值上調用description方法，另外使用！強制展開nil值Optional還會拋出異常。使用if else條件表達式調用方法會顯得很繁瑣。Swift提供了另外一個工具，經過使用?操做符來進行鏈式調用。在調用方法的時候先檢查值是不是nil:

book.sender?.description() // => {Some "Alice @ New York City"}
book.recipient?.description() // => nil

咱們使用了一種真確的方法調用了description方法，更進一步咱們獲得了一個Optional類型：

book.recipient = Person(name: "Bob", address: "San Francisco")

if let note = book.recipient?.description() {
    println("Hey \(note), enjoy the Book!") // => "Hey Bob @ San Francisco, enjoy the Book!"
}

總結

本文說了一些關於Swift中Optionals的事情，這將幫助你在寫代碼的時候更好的用上它，而且在使用類庫的時候使用它們。熟練的使用不一樣方式的Optional將會使你保證你寫代碼更迅速，減小運行時的錯誤。