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

2022-05-21 346
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简介： Swift-进阶 10：可选类型Optional & Equatable+Comparable协议

本文主要分析Optional源码、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-source->Optional.swift源码（CMD+P，搜索Optional）源码来印证

@frozen
public enum Optional<Wrapped>: 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<Int> = Optional(5)
  • 【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? = 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")
}

【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

image.png

  • 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
//3、可选项解包
var age: Int? = nil
//3-1、强制解包
//如果age为nil，则程序崩溃
print(age!)
//3-2、可选值绑定
<!--方式一-->
if let age = age{
    //如果age不为nil，则打印
    print(age)
}
<!--方式二-->
guard let tmp = age else {
    print("age为nil")
    return
}
print(tmp)

可选项绑定总结


  • 1、使用if let创建的内容当中age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


Equatable协议

在上面的例子中，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

var age: Int? = 10
var age1: Optional<Int> = Optional(5)
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 ==

var age2: Int = 20
var isEqual = age1 == age2
print(isEqual)
<!--打印结果-->
false

自定义类型


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

image.png

  • 可以通过遵循Equatable协议实现，如下所示
//2、自定义类型如何实现Equatable协议
struct CJLTeacher: Equatable{
    var age: Int
    var name: String
}
var t = CJLTeacher(age: 18, name: "CJL")
var t1 = CJLTeacher(age: 19, name: "CJL")
print(t == t1)
<!--打印结果-->
false
//如果将t1中的age改成18，打印结果是什么
true

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方法，是否如我们猜想的一样？经过验证确实与我们猜测结论是一致的
    image.png

查看__derived_struct_equals方法的实现

image.png

疑问：如果是Class类型呢？


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

image.png


  • class中手动实现Equatable协议的方法
//3、如果是class类型呢？需要手动实现Equatable协议的方法
class CJLTeacher: Equatable{
    var age: Int
    var name: String
    init(age: Int, name: String) {
        self.age = age
        self.name = name
    }
    static func == (lhs: CJLTeacher, rhs: CJLTeacher) -> Bool {
        return lhs.age == rhs.age && lhs.name == rhs.name
    }
}
var t = CJLTeacher(age: 18, name: "CJL")
var t1 = CJLTeacher(age: 19, name: "CJL")
print(t == t1)
  • 如果class中的age和name都是Optional呢？
//4、如果class中的属性都是可选类型呢？底层是调用Optional的==来判断
class CJLTeacher: Equatable{
    var age: Int?
    var name: String?
    init(age: Int, name: String) {
        self.age = age
        self.name = name
    }
    static func == (lhs: CJLTeacher, rhs: CJLTeacher) -> Bool {
        return lhs.age == rhs.age && lhs.name == rhs.name
    }
}
var t = CJLTeacher(age: 18, name: "CJL")
var t1 = CJLTeacher(age: 19, name: "CJL")
print(t == t1)

查看其SIL文件可以验证这一点：底层是通过调用Optional的==来判断

image.png


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）
class CJLTeacher: Equatable{
    var age: Int?
    var name: String?
    init(age: Int, name: String) {
        self.age = age
        self.name = name
    }
    static func == (lhs: CJLTeacher, rhs: CJLTeacher) -> Bool {
        return lhs.age == rhs.age && lhs.name == rhs.name
    }
}
//===：判断两个对象是否是同一个
var t = CJLTeacher(age: 18, name: "CJL")
var t1 = t
t1.age = 20
print(t == t1)
<!--打印结果-->
true

除了==，还有!=以及其他的运算符


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<Self>
    ......
}

Struct重写 < 运算符

  • 以struct为例，遵循Comparable协议,重写 < 运算符
//1、struct遵守Comparable协议
struct CJLTeacher: Comparable{
    var age: Int
    var name: String
    //重载 < 符号
    static func < (lhs: CJLTeacher, rhs: CJLTeacher) -> Bool {
        return lhs.age < rhs.age
    }
}
var t = CJLTeacher(age: 18, name: "CJL")
var t1 = CJLTeacher(age: 19, name: "CJL")
print(t < t1)
<!--打印结果-->
true

?? 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 le / guard let
print(age ?? 20)
<!--打印结果-->
20
  • 进入Optional源码,查看??实现
<!--返回T-->
@_transparent//空运算符
public func ?? <T>(optional: T?, defaultValue: @autoclosure () throws -> T)
    rethrows -> T {
  switch optional {
  case .some(let value):
    return value
  case .none:
    return try defaultValue()
  }
}
<!--返回T?-->
@_transparent
public func ?? <T>(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，一种是与，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?

image.png

如果??是30呢? -- 类型是Int

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


image.png


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

//***************6、可选链***************
class CJLTeacher{
    var name: String?
    var subject: CJLSubject?
}
class CJLSubject {
    var subjectName: String?
    func test(){print("test")}
}
var s = CJLSubject()
var t = CJLTeacher()
//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s为nil，所以属性和方法都不会往下执行

image.png


unsafelyUnwrapped（Optional.swift中的）

这个和强制解包的内容是一致的，如下所示

//***************7、unsafelyUnwrapped 和强制解包内容是一致的
var age: Int? = 30
print(age!)
print(age.unsafelyUnwrapped)
<!--打印结果-->
30
30
//***************如果age是nil
var age: Int? = 30
print(age!)
print(age.unsafelyUnwrapped)

age是nil的结果和强制解包一致，程序会崩溃

image.png

官方对其的描述如下

image.png

  • 这里的-O，是指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，
  • 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


image.png


区分as、 as? 和 as!

  • 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
  • as? 将类型转换为 其他可选类型
var age: Int = 10
//as?
//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

此时的age3的类型是Double?

image.png

  • 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)

运行结果如下，会崩溃

image.png

SIL分析


查看以下代码的SIL文件

var age: Int = 10
var age3 = age as? Double
var age4 = age as! Double

image.png

  • 常规使用：如果可以明确类型，则可以直接使用as!
//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

使用建议


  • 如果能确定的类型，使用 as! 即可
  • 如果是不能确定的，使用 as? 即可


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
  • 区分 as、as?、 as!
  • as 将类型转换为其他类型
  • as? 将类型转换为 其他可选类型
  • as! 强制转换为其他类型
  • 使用建议：能确定使用as!，不能确定使用as?


文章标签：
C++
Swift
关键词：
Swift类型
Swift协议
Swift可选类型
Swift类型optional
Swift Optional
5na6pyt44b2ti
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