Swift Optional & Equatable+Comparable协议 & 访问控制权限

前言

本篇文章主要讲解一下，之前用到过但是没有仔细分析的几个知识点 Optional可选类型、Equatable协议和Comparable协议，然后会补充关于解包的相关场景，最后大致说明一下Swift中的访问控制权限。

一、Optional

首先来看看Optional可选类型，这个关键字在Swift中主要是用来处理值缺失的情况，有以下2种情况

1. 有值，且等于x
2. 没有值

1.1 源码分析

先来看看关于Optional的底层源码

上图可见，Optional的本质是enum，当前枚举接收一个泛型参数Wrapped，当前Some的关联值就是当前的Wrapper，所以下面两种写法完全等价

var age: Int? = 10
// 等价于
var age1: Optional = Optional(5)

1.2 匹配模式

跟我们之前讲解Swift 枚举一样，接着我们来看看Optinal的匹配模式，示例

//1、声明一个可选类型的变量
var age: Int? = 10
//2、通过模式匹配来匹配对应的值
switch age {
    case nil:
        print("age 是个空值")
    case .some(let val):
        print("age的值是\(val)")
}

// 或者这样写
switch age {
    case nil:
        print("age 是个空值")
    case .some(10):
        print("age的值是10")
    default:
        print("unKnow")
}

1.3 Optional解包

解包的意思就是获取值，因为Optional可选项是对值做了一层“包装”，我们得拆开这个“包装”才能拿到值。解包有2种方式

1. 强制解包 好处是省事，坏处是解包的值是nil会导致程序crash崩溃！

var age: Int? = nil
print(age!)

运行崩溃

2. 通过可选项绑定：判断当前的可选项是否有值
   • if - let 如果有值，则会进入if流程
   • guard - let 如果为nil，则会进入else流程

var age: Int? = nil
// 方式一
if let age = age{
    //如果age不为nil，则打印
    print(age)
}

// 方式二
func test() {
    guard let tmp = age else {
        print("age为nil")
        return
    }
    print(tmp)
}

if-let 可以配合else使用，也可以直接在if中添加return，表示后续代码都是else场景下，节省了else的{}，提高代码可读性

var age: Int? = nil

// 可以配合return使用， 省了else的{}
if let value = age {
    print("value \(value)")
    return
}

if let value1 = age {
    print("value1 \(value1)")
} else {
    print("age 为 nil")
}

注意：

1. 使用return关键字，必须将该代码块放入函数体中
2. guard-let是具备守护功能，它必须搭配return使用，排除异常情况，守护guard（作用域）之后的代码。

if-let和guard-let的使用建议

实际开发过程中，我们希望代码从上至下能清晰表达主线流程。

• guard-let一般用于处理非主线异常情况，直接return出去，守护主线代码。
• if-let一般用于处理主线重要场景。
• if-let创建的内容，仅在if 作用域内可访问；guard-let创建的内容，是供guard 作用域外访问。

二、Equatable协议

Swift中的类型，可以通过遵循Equatable协议来使用相等运算符(==)和不等运算符(!=)。

绝大多数类型默认实现Equatable协议`

上图可见，Int String Double Float均遵循了。

2.1 Optional中的Equatable协议

继续回到Optional源码中，可以看到Optional遵循了Equatable协议

extension Optional: Equatable where Wrapped: Equatable {
    ...
 
    @inlinable
  public static func ==(lhs: Wrapped?, rhs: Wrapped?) -> Bool {
    switch (lhs, rhs) {
    case let (l?, r?):
      return l == r
    case (nil, nil):
      return true
    default:
      return false
    }
  }
}

2.2 自定义类型实现Equatable协议

对于自定义的类型，如果想实现 ==，应该怎么办呢？

2.2.1自定义struct类型

首先我们看看结构体类型

struct LGTeacher {
    var age: Int
    var name: String
}

var t = LGTeacher(age: 17, name: "Kody")
var t1 = LGTeacher(age: 18, name: "Cooci")

print(t == t1)

然后遵循Equatable协议实现

上图可知，结构体直接实现Equatable协议，即可比较，为什么呢？我们去看SIL代码

系统默认实现了==方法，然后调用的是__derived_struct_equals去做的比较

2.2.2自定义Class类型

接下来我们看看类class的Equatable协议实现，将LGPerson改为class

报错提示缺少初始化方法，那么添加

接着报错，未实现Equatable协议，那么实现

属性是Optional类型

我们查看SIL代码

比较调用的是Optinal的==方法

2.2.3 结构体嵌套类

上图可知，结构体嵌套类，即值类型中包含引用类型的实例，必须实现引用类型的Equatable (==)函数，查看SIL

2.2.4 == 与 ===

在我们平常的开发中，经常会用到==，但Swift中还有个===，它俩之间有什么区别呢？

1. == 用来检验值是否相等，需要遵循Equatable协议
2. ===是用来检验两个对象是否是同一个实例对象 内存地址是否相等，不支持值类型，仅支持类实例(AnyObject?)使用。

@inlinable public func === (lhs: AnyObject?, rhs: AnyObject?) -> Bool
@inlinable public func !== (lhs: AnyObject?, rhs: AnyObject?) -> Bool

三、Comparable协议

Comparable协议继承了Equatable协议，并多支持了其他比较方式 其中的运算符有：< 、<=、>=、> 、...、..<等

public protocol Comparable : Equatable {
    static func < (lhs: Self, rhs: Self) -> Bool
    
    static func <= (lhs: Self, rhs: Self) -> Bool
    
    static func >= (lhs: Self, rhs: Self) -> Bool
    
    static func > (lhs: Self, rhs: Self) -> Bool
}
extension Comparable {
    public static func ... (minimum: Self, maximum: Self) -> ClosedRange
    ......
}

3.1 结构体重写 < 运算符

修改上面的例子

3.2 ??运算符

??运算符也是经常被使用的，表示 如果当前的变量值为nil时，可以在??运算符后面再给个默认值，例如

var age: Int? = nil
//?? 等价于 if let / guard let
print(age ?? 20)

我们先看看??函数的声明

接着我们去Swift源码中搜索?? (optional:，找到实现

上图可知 ??只有两种类型，一种是T，一种是T?，主要是与 ?? 后面的返回值有关，简单来说 ??后是什么类型，??返回的就是什么类型

??后面是age1，而age1的类型是Int?，所以t的类型是 Int?

如果??后面是18，Int类型 t1的类型就是Int类型

如果??后面是String呢? 会报错，??要求类型一致，跟是否Optional类型无关。

补充：可选链

可选链 允许在一个链上来访问当前的属性/方法，示例

class LGSubject {
    var subjectName: String?
    func test(){print("test")}
}

class LGTeacher{
    var name: String?
    var subject: LGSubject?
    
}

var s = LGSubject()
var t = LGTeacher()

//可选链访问属性
if let tmp = t.subject?.subjectName{
    print("tmp: \(tmp)")
}else{
    print("tmp为nil")
}
//可选链访问方法
t.subject?.test()

修改赋值

四、解包

接着我们来讲解一下关于解包的几个关键字。

4.1 unsafelyUnwrapped

unsafelyUnwrapped是Optional.swift中的对可选型变量的一个解包，它解包的结果和强制解包的结果是一样的，例如

// age有值
var age: Int? = 30
print(age!)
print(age.unsafelyUnwrapped)


// age1是nil
var age1: Int? = nil
print(age1!)
print(age1.unsafelyUnwrapped)

age是nil时的结果和强制解包一致 程序会崩溃。接下来我们看看unsafelyUnwrapped的声明

这里的-O，是指Build Setting中的配置选项Optimization Level设置成-O，如果是Fastest, Smallest[-Os]，即我们使用release模式

再次运行

4.2 as、 as? 和 as!

1. as 将类型转换为其他类型

var age: Int = 10

var age1 = age as Any
print(age1)

var age2 = age as AnyObject
print(age2)

// 打印结果
10
10

2. as? 将类型转换为 其他可选类型

var age: Int = 10
//as? 不确定类型是Double，试着转换下，如果转换失败，则返回nil
var age3 = age as? Double
print(age3)

// 打印结果
nil

注意： 此时的age3的类型是Double?

3. as! 强制转换为其他类型

var age: Int = 10
//as! 强制转换为其他类型
var age4 = age as! Double
print(age4)

使用建议

• 如果能确定类型，使用as!即可。例如

// 常规使用
var age: Any = 10
func test(_ age: Any) -> Int{
    return (age as! Int) + 1
}
print(test(age))

// 打印结果
11

• 如果不能确定的，使用as?即可

五、访问控制权限

最后，我们再来了解一下Swift中的与访问控制权限相关的几个关键字。

5.1 private

访问级别仅在当前定义的作用域内有效（单例中使用过）。

class LGTeacher{
    static let shareInstance = LGTeacher()
    private init(){}
}
var t = LGTeacher.shareInstance

5.2 filePrivate

访问限制仅限制在当前定义的源文件中。

fileprivate class LGPartTimeTeacher: LGTeacher{
    var partTime: Double?
    init(_ partTime: Double) {
        super.init()
        self.partTime = partTime
    }
}

如果上述代码是在Teacher.swift中，那么在main.swift中无法访问LGPartTimeTeacher。
再看下面这个示例

上图报错的原因 let pt 默认的权限是 Internal的(接下来会讲)，而LGPartTimeTeacher的访问权限是fileprivate的，Internal权限大于fileprivate，系统不允许这样，所以提示错误。

修改

• 方式一 需要使用private / fileprivate修饰pt

private let pt = LGPartTimeTeacher(10.0)
//或者
fileprivate let pt = LGPartTimeTeacher(10.0)

• 方式二 如果直接定义在方法中的，可以不用访问权限修饰符

func test(){
    let pt = LGPartTimeTeacher(10.0)
}

5.3 Internal

默认访问级别，允许定义模块中的任意源文件访问，但不能被该模块之外的任何源文件访问(例如 import Foundation，其中Foundation就是一个模块)。

// main.swift中
import Foundation
class LGTeacher{
    init(){}
}
let t = LGTeacher()

// 另一个custom.swift中
import AppKit
//访问main.swift中t，报错：Expressions are not allowed at the top level
print(t)

上图报错原因 t在main.swift文件中的默认权限是Internal，只能在同一个模块内使用，其属于Foundation模块，而custom.swift文件中不能调用t，是因为其属于AppKit模块，与Foundation并不是同一个模块，所以不能访问。

5.4 public

开放式访问，使我们能够在其定义模块的任何源文件中使用代码，并且可以从另一个源文件访问源文件。但是只能在定义的模块中继承和子类重写。

5.5 open

最不受限制的访问级别，可以在任意地方、任意模块间被继承、定义、重写。

public & open区别

这也是我们经常容易混淆的点，区别主要是

public不可继承，open可继承!

总结

本篇文章相对于前面所讲解的Mirror、枚举和闭包知识点而言，很简单。主要介绍了Optional可选类型的概念，底层的实现和使用场景，然后顺着Optional的匹配模式，讲解了Equatable+Comparable协议，顺便总结了解包的几种方式，最后讲解了Swift不同于OC的知识点 访问控制权限，都是些大家在平常开发中碰到的知识点，希望大家掌握。