Swift进阶10:可选类型Optional & Equatable+Comparable协议

Optional分析

Swift中的可选类型（Optional），用于处理值缺失的情况，有以下两种情况

• 有值，且等于x
• 没有值

这点可以通过Swift源码->Optional.swift源码（CMD+P，搜索Optional）源码来印证

@frozen
public enum Optional: ExpressibleByNilLiteral {
    ......
  //为nil
  case none

    ......
  //有值
  case some(Wrapped)
  
  ......
}

• 通过源码可知，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，下面两种写法完全等价

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

Optional使用模式匹配

• 【Optional使用模式匹配】：既然Optional的本质是枚举，那么也可以使用模式匹配来匹配对应的值，如下所示

//1、声明一个可选类型的变量
var age: Int? = nil
//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)")
}

Optional解包

【Optional解包】：因为是Optional类型，当我们需要从其中拿到我们想要的值时，需要对其进行解包，因为当前的可选项是对值做了一层包装的，有以下两种方式：

• 1、强制解包：好处是省事，坏处是一旦解包的值是nil，那么程序就会崩溃

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• 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

//可选项解包
var age: Int? = 10
//强制解包
print(age!)

//if let 可选绑定
if let value = age {
    print(value)
}

//guard let 可选绑定
guard let tmp = age else {
    print("age值为nil")
    return
}
print(tmp)

可选项绑定总结

• 1、使用if let创建的内容当中value仅仅只能在当前if分支的大括号内访问
• 2、使用guard let定义的tmp在当前大括号外部也是能访问的

unsafelyUnwrapped

这个和强制解包的内容是一致的，如下所示

//unsafelyUnwrapped 和强制解包内容是一致的
var age: Int? = 30
print(age!)
print(age.unsafelyUnwrapped)

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

age1是nil的结果和强制解包一致，程序会崩溃

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• 官方对其的描述如下

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这里的-O，是指target -> Build Setting -> Optimization Level设置成-O时，如果使用的是age1.unsafelyUnwrapped，则不检查这个变量是否为nil，

• 1、设置Optimization Level 为Fastest, Smallest[-Os]
• 2、edit Scheme -> Run -> Info -> Build Configuration改为release模式，然后再次运行发现，没有崩溃，与官方所说是一致的

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Equatable协议

在下面的例子中，可以通过==判断两个可选项是否相等，原因是因为Optinal在底层遵循了Equatable协议

//Equatable协议
var age: Int? = 10
var age1: Optional = Optional(10)

age == age1

• 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
    }
  }
}

Swift标准库中的类型

在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（!=）来比较两个值相等还是不相等，Swift标准库中绝大多数类型都默认实现了Equatable协议

例如下面的例子，对于Int类型来说，系统默认实现了 ==

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结构体类型

对于自定义的类型，如果想实现 ==，应该怎么办呢？

• 如果像下面这样写，是会直接报错的

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• 可以通过遵循Equatable协议实现，如下所示

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为什么呢？其根本原因是因为遵守了Equatable协议，系统默认帮我们实现了==方法

• 查看SIL文件

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• 查看__derived_struct_equals方法的实现

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Class类型

如果像Struct那么写，会报错，提示需要自己实现Equatable协议的方法

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• class中手动实现Equatable协议的方法

//class实现Equatable协议
class HTTeacher: Equatable {
    var age: Int
    var name: String
    
    init(age: Int, name: String) {
        self.age = age
        self.name = name
    }
    
    static func == (lhs: HTTeacher, rhs: HTTeacher) -> Bool {
        return lhs.age == rhs.age && lhs.name == rhs.name
    }
}
var t1 = HTTeacher.init(age: 18, name: "name")
var t2 = HTTeacher.init(age: 19, name: "name")
print(t1 == t2)

区分 == vs ===

• == 相当于 equal to，用于判断两个值是否相等
• === 是用来判断 两个对象是否是同一个实例对象（即内存地址指向是否一致）

Comparable协议

除了Equatable，还有Comparable协议,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
    ......
}

Struct重载 < 运算符

• 以struct为例，遵循Comparable协议,重写 < 运算符

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?? 空运算符

如果当前的变量为nil，可以在??返回一个nil时的默认值

• 下面例子的打印结果是什么？

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

//---打印结果
//20

• 进入Optional源码,查看??实现

@_transparent//空运算符
public func ?? (optional: T?, defaultValue: @autoclosure () throws -> T)
    rethrows -> T {
  switch optional {
  case .some(let value):
    return value
  case .none:
    return try defaultValue()
  }
}


@_transparent
public func ?? (optional: T?, defaultValue: @autoclosure () throws -> T?)
    rethrows -> T? {
  switch optional {
  case .some(let value):
    return value
  case .none:
    return try defaultValue()
  }
}

从源码中分析，??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（即简单来说，就是??后是什么类型，??返回的就是什么类型）,如下所示

• ??后面是age1，而age1的类型是Int?，所以t的类型是 Int?

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• 如果??是20呢? 则 t的类型是Int

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• 如果??是String呢? -- 会报错，??要求类型一致（跟是否是可选类型无关）

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可选链

可选链 则意味着 允许在一个链上来访问当前的属性/方法,如下所示

//可选链
class HTTeacher{
    var name: String?
    var subject: HTSubject?
}

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

var s = HTSubject()
var t = HTTeacher()

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

运行结果如下，因为t.subject为nil，所以属性和方法都不会往下执行

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总结

• Optional的本质是enum，所以可以使用模式匹配来匹配Optional的值
• Optional的解包方式有两种：
  • 1、强制解包：一旦为nil，程序会崩溃
  • 2、可选值绑定：if let （只能在if流程的作用域内访问）、guard let
• Equatable协议：
  • 对于swift标准库中的绝大部分类型都默认实现了Equatable协议
  • 对于自定义Struct类型，仅需要遵守Equatable协议
  • 对于自定义class类型，除了需要遵守Equatable协议，还需要自己实现Equatable协议的方法
• 区分 == vs ===
  • == 相当于 equal to，用于判断两个值是否相等
  • === 是用来判断 两个对象是否是同一个实例对象（即内存地址指向是否一致）
• Comparable协议：
  • 对于自定义类型，需要遵循Comparable协议，并重写运算符
• ??空运算符
  • ??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（即简单来说，就是??后是什么类型，??返回的就是什么类型）
• 可选链：允许在一个链上来访问当前的属性/方法，如果为nil，则不会执行?后的属性/方法
• unsafelyUnwrapped：与强制解包类似，但是如果项目中设置target -> Build Setting -> Optimization Level设置成-O时，如果使用的是age.unsafelyUnwrapped，则不检查这个变量是否为nil