内容简介：作者：terhechte，译者：可选值（Optional）是 Swift 语言最基础的内容。我想每个人都同意它带来了巨大的福音，因为它迫使开发者妥善处理边缘情况。可选值的语言特性能让发者在开发阶段发现并处理整个类别的 bug。
作者：terhechte， 原文链接 ，原文日期：2018-01-10
译者： rsenjoyer ；校对： numbbbbb ， Yousanflics ；定稿： Forelax
可选值（Optional）是 Swift 语言最基础的内容。我想每个人都同意它带来了巨大的福音，因为它迫使开发者妥善处理边缘情况。可选值的语言特性能让发者在开发阶段发现并处理整个类别的 bug。
然而，Swift 标准库中可选值的 API 相当的有限。如果忽略 customMirror
和 debugDescription
属性， Swift 文档
仅仅列出了几个方法/属性：
var unsafelyUnwrapped: Wrapped { get }
func map<U>(_ transform: (Wrapped) throws -> U) rethrows -> U?
func flatMap<U>(_ transform: (Wrapped) throws -> U?) rethrows -> U?
即使方法如此少，可选值仍然非常有用，这是因为 Swift 在语法上通过 可选链
、 模式匹配
、 if let
或 guard let
等功能来弥补它。但在某些情况下，可选值容易造成多分支条件。有时，一个非常简洁的方法通常允许你用一行代码表达某个概念，而不是用多行组合的 if let
语句。
我筛选了 Github 上的 Swift 项目以及 Rust、Scala 或 C＃ 等其他语言的可选实现，目的是为 Optional 找一些有用的补充。以下 14 个可选扩展，我将分类逐一解释，同时给每个类别举几个例子。最后，我将编写一个更复杂的示例，它同时使用多个可选扩展。
判空（Emptiness）
extension Optional {
/// 可选值为空的时候返回 true
var isNone: Bool {
switch self {
case .none:
return true
case .some:
return false
}
}
/// 可选值非空返回 true
var isSome: Bool {
return !isNone
}
}
这是对可选类型最基础的补充。我很喜欢这些补充，因为它们将可选项为空的概念从代码中移除了。在使用的细节上， 使用 optional.isSome
比 if optional == nil
更简洁明了。
// 使用前
guard leftButton != nil, rightButton != nil else { fatalError("Missing Interface Builder connections") }
// 使用后
guard leftButton.isSome, rightButton.isSome else { fatalError("Missing Interface Builder connections") }
或（Or）
extension Optional {
/// 返回可选值或默认值
/// - 参数: 如果可选值为空，将会默认值
func or(_ default: Wrapped) -> Wrapped {
return self ?? `default`
}
/// 返回可选值或 `else` 表达式返回的值
/// 例如. optional.or(else: print("Arrr"))
func or(else: @autoclosure () -> Wrapped) -> Wrapped {
return self ?? `else`()
}
/// 返回可选值或者 `else` 闭包返回的值
// 例如. optional.or(else: {
/// ... do a lot of stuff
/// })
func or(else: () -> Wrapped) -> Wrapped {
return self ?? `else`()
}
/// 当可选值不为空时，返回可选值
/// 如果为空，抛出异常
func or(throw exception: Error) throws -> Wrapped {
guard let unwrapped = self else { throw exception }
return unwrapped
}
}
extension Optional where Wrapped == Error {
/// 当可选值不为空时，执行 `else`
func or(_ else: (Error) -> Void) {
guard let error = self else { return }
`else`(error)
}
}
isNone / isSome
的另一个抽象概念是能够指定当变量不成立的时需要执行的指令。这能让我们避免编写 if
或 guard
分支，而是将逻辑封装为一个易于理解的方法。
这个概念非常的有用，它可在四个不同功能中被定义。
默认值（Default Value）
第一个扩展方法是返回可选值或者默认值：
let optional: Int? = nil print(optional.or(10)) // 打印 10
默认闭包（Default Closure）
默认闭包和默认值非常的相似，但它允许从闭包中返回默认值。
let optional: Int? = nil optional.or(else: secretValue * 32)
由于使用了 @autoclosure
参数, 我们实际上使用的是默认闭包。使用默认值将会自动转换为返回值的闭包。然而，我倾向于将两个实现单独分开，因为它可以让用户用更加复杂的逻辑编写闭包。
let cachedUserCount: Int? = nil
...
return cachedUserCount.or(else: {
let db = database()
db.prefetch()
guard db.failures.isEmpty else { return 0 }
return db.amountOfUsers
})
当你对一个为空的可选值赋值的时候，使用 or
就是一个不错的选择。
if databaseController == nil {
databaseController = DatabaseController(config: config)
}
上面的代码可以写的更加优雅:
databaseController = databaseController.or(DatabaseController(config: config)
抛出异常（Throw an error）
这也是一个非常有用的补充，因为它将 Swift 中可选值与错误处理连接起来。根据项目中的代码，方法或函数通过返回一个为空的可选值（例如访问字典中不存在的键）时，抛出错误来表述这一无效的行为。将两者连接起来能够使代码更加清晰：
func buildCar() throws -> Car {
let tires = try machine1.createTires()
let windows = try machine2.createWindows()
guard let motor = externalMachine.deliverMotor() else {
throw MachineError.motor
}
let trunk = try machine3.createTrunk()
if let car = manufacturer.buildCar(tires, windows, motor, trunk) {
return car
} else {
throw MachineError.manufacturer
}
}
在这个例子中，我们通过调用内部及外部代码共同构建汽车对象，外部代码（ external_machine
和 manufacturer
）选择使用可选值而不是错误处理。这使得代码变得很复杂，我们可使用 or(throw:)
使函数可读性更高。
func build_car() throws -> Car {
let tires = try machine1.createTires()
let windows = try machine2.createWindows()
let motor = try externalMachine.deliverMotor().or(throw: MachineError.motor)
let trunk = try machine3.createTrunk()
return try manufacturer.buildCar(tires, windows, motor, trunk).or(throw: MachineError.manufacturer)
}
错误处理（Handling Errors）
当代码中包含 Stijn Willems 在 Github 自由函数，上面抛出异常部分的代码变更加有用。感谢 Stijn Willems 的建议。
func should(_ do: () throws -> Void) -> Error? {
do {
try `do`()
return nil
} catch let error {
return error
}
}
这个自由函数（可选的，可将它当做一个可选项的类方法）使用 do {} catch {}
块并返回一个错误。当且仅当 do
代码块捕捉到异常。以下面 Swift 代码为例：
do {
try throwingFunction()
} catch let error {
print(error)
}
这是 Swift 中错误处理的基本原则之一，但它不够简单明了。使用上面的提供的函数，你可以使代码变得足够简单。
should { try throwingFunction) }.or(print($0))
我觉得在很多情况下，这样进行错误处理效果更好。
变换（Map）
正如上面所见， map
和 flatMap
是 Swift 标准库在可选项上面提供的的全部方法。然而，在多数情况下，也可以对它们稍微改进使得更加通用。这有两个扩展 map
允许定义一个默认值，类似于上面 or
的实现方式：
extension Optional {
/// 可选值变换返回，如果可选值为空，则返回默认值
/// - 参数 fn: 映射值的闭包
/// - 参数 default: 可选值为空时，将作为返回值
func map<T>(_ fn: (Wrapped) throws -> T, default: T) rethrows -> T {
return try map(fn) ?? `default`
}
/// 可选值变换返回，如果可选值为空，则调用 `else` 闭包
/// - 参数 fn: 映射值的闭包
/// - 参数 else: The function to call if the optional is empty
func map<T>(_ fn: (Wrapped) throws -> T, else: () throws -> T) rethrows -> T {
return try map(fn) ?? `else`()
}
}
第一个方法允许你将可选值 map
成一个新的类型 T
. 如果可选值为空，你可以提供一个 T
类型的默认值：
let optional1: String? = "appventure"
let optional2: String? = nil
// 使用前
print(optional1.map({ $0.count }) ?? 0)
print(optional2.map({ $0.count }) ?? 0)
// 使用后
print(optional1.map({ $0.count }, default: 0)) // prints 10
print(optional2.map({ $0.count }, default: 0)) // prints 0
这里改动很小，我们再也不需要使用 ??
操作符，取而代之的是更能表达意图的 default
值。
第二个方法也与第一个很相似，主要区别在于它接受（再次）返回 T
类型的闭包，而不是使用一个默认值。这里有个简单的例子：
let optional: String? = nil
print(optional.map({ $0.count }, else: { "default".count })
组合可选项（Combining Optionals）
这个类别包含了四个函数，允许你定义多个可选项之间的关系。
extension Optional {
/// 当可选值不为空时，解包并返回参数 `optional`
func and<B>(_ optional: B?) -> B? {
guard self != nil else { return nil }
return optional
}
/// 解包可选值，当可选值不为空时，执行 `then` 闭包，并返回执行结果
/// 允许你将多个可选项连接在一起
func and<T>(then: (Wrapped) throws -> T?) rethrows -> T? {
guard let unwrapped = self else { return nil }
return try then(unwrapped)
}
/// 将当前可选值与其他可选值组合在一起
/// 当且仅当两个可选值都不为空时组合成功，否则返回空
func zip2<A>(with other: Optional<A>) -> (Wrapped, A)? {
guard let first = self, let second = other else { return nil }
return (first, second)
}
/// 将当前可选值与其他可选值组合在一起
/// 当且仅当三个可选值都不为空时组合成功，否则返回空
func zip3<A, B>(with other: Optional<A>, another: Optional<B>) -> (Wrapped, A, B)? {
guard let first = self,
let second = other,
let third = another else { return nil }
return (first, second, third)
}
}
上面的四个函数都以传入可选值当做参数，最终都返回一个可选值，然而，他们的实现方式完全不同。
依赖（Dependencies）
若一个可选值的解包仅作为另一可选值解包的前提， and<B>(_ optional)
就显得非常使用：
// 使用前 if user != nil, let account = userAccount() ... // 使用后 if let account = user.and(userAccount()) ...
在上面的例子中，我们对 user
的具体内容不感兴趣，但是要求在调用 userAccount
函数前保证它非空。虽然这种关系也可以使用 user != nil
，但我觉得 and
使它们的意图更加清晰。
链式调用（Chaining）
and<T>(then:)
是另一个非常有用的函数, 它将多个可选项链接起来，以便将可选项 A
的解包值当做可选项 B
的输入。我们从一个简单的例子开始：
protocol UserDatabase {
func current() -> User?
func spouse(of user: User) -> User?
func father(of user: User) -> User?
func childrenCount(of user: User) -> Int
}
let database: UserDatabase = ...
// 思考如下关系该如何表达：
// Man -> Spouse -> Father -> Father -> Spouse -> children
// 使用前
let childrenCount: Int
if let user = database.current(),
let father1 = database.father(user),
let father2 = database.father(father1),
let spouse = database.spouse(father2),
let children = database.childrenCount(father2) {
childrenCount = children
} else {
childrenCount = 0
}
// 使用后
let children = database.current().and(then: { database.spouse($0) })
.and(then: { database.father($0) })
.and(then: { database.spouse($0) })
.and(then: { database.childrenCount($0) })
.or(0)
使用 and(then)
函数对代码有很大的提升。首先，你没必要声明临时变量名（user, father1, father2, spouse, children），其次，代码更加的简洁。而且，使用 or(0)
比 let childrenCount
可读性更好。
最后，原来的 Swift 代码很容易导致逻辑错误。也许你还没有注意到，但示例中存在一个 bug。在写那样的代码时，就很容易地引入复制粘贴错误。你观察到了么？
是的， children
属性应该由调用 database.childrenCount(spouse)
创建，但我写成了 database.childrenCount(father2)
。很难发现这样的错误。使用 and(then:)
就容易发现这个错误，因为它使用的是变量 $0
。
组合（Zipping）
这是现有 Swift 概念的另一个扩展， zip
可以组合多个可选值，它们一起解包成功或解包失败。在上面的代码片段中，我提供了 zip2
与 zip3
函数，但你也可以命名为 zip22
（好吧，也许对合理性和编译速度有一点点影响）。
// 正常示例
func buildProduct() -> Product? {
if let var1 = machine1.makeSomething(),
let var2 = machine2.makeAnotherThing(),
let var3 = machine3.createThing() {
return finalMachine.produce(var1, var2, var3)
} else {
return nil
}
}
// 使用扩展
func buildProduct() -> Product? {
return machine1.makeSomething()
.zip3(machine2.makeAnotherThing(), machine3.createThing())
.map { finalMachine.produce($0.1, $0.2, $0.3) }
}
代码量更少，代码更清晰，更优雅。然而，也存一个缺点，就是更复杂了。读者必须了解并理解 zip
才能完全掌握它。
On
extension Optional {
/// 当可选值不为空时，执行 `some` 闭包
func on(some: () throws -> Void) rethrows {
if self != nil { try some() }
}
/// 当可选值为空时，执行 `none` 闭包
func on(none: () throws -> Void) rethrows {
if self == nil { try none() }
}
}
不论可选值是否为空，上面两个扩展都允许你执行一些额外的操作。与上面讨论过的方法相反，这两个方法忽略可选值。 on(some:)
会在可选值不为空的时候执行闭包 some
，但是闭包 some
不会获取可选项的值。
/// 如果用户不存在将登出
self.user.on(none: { AppCoordinator.shared.logout() })
/// 当用户不为空时，连接网络
self.user.on(some: { AppCoordinator.shared.unlock() })
Various
extension Optional {
/// 可选值不为空且可选值满足 `predicate` 条件才返回，否则返回 `nil`
func filter(_ predicate: (Wrapped) -> Bool) -> Wrapped? {
guard let unwrapped = self,
predicate(unwrapped) else { return nil }
return self
}
/// 可选值不为空时返回，否则 crash
func expect(_ message: String) -> Wrapped {
guard let value = self else { fatalError(message) }
return value
}
}
过滤（Filter）
这个方法类似于一个守护者一样，只有可选值满足 predicate
条件时才进行解包。比如说，我们希望所有的老用户都升级为高级账户，以便与我们保持更长久的联系。
// 仅会影响 id < 1000 的用户
// 正常写法
if let aUser = user, user.id < 1000 { aUser.upgradeToPremium() }
// 使用 `filter`
user.filter({ $0.id < 1000 })?.upgradeToPremium()
在这里， user.filter
使用起来更加自然。此外，它的实现类似于 Swift 集合中的功能。
期望（Expect）
这是我最喜欢的功能之一。这是我从 Rush
语言中借鉴而来的。我试图避免强行解包代码库中的任何东西。类似于隐式解包可选项。
然而，当在项目中使用可视化界面构建 UI 时，下面的这种方式很常见：
func updateLabel() {
guard let label = valueLabel else {
fatalError("valueLabel not connected in IB")
}
label.text = state.title
}
显然，另一种方式是强制解包 label
, 这么做可能会造成应用程序崩溃类似于 fatalError
。 然而，我必须插入 !
, 当造成程序崩溃后， !
并不能给明确的错误信息。在这里，使用上面实现的 expect
函数就是一个更好的选择：
func updateLabel() {
valueLabel.expect("valueLabel not connected in IB").text = state.title
}
示例（Example）
至此我们已经实现了一系列非常有用的可选项扩展。我将会给出个综合示例，以便更好的了解如何组合使用这些扩展。首先，我们需要先说明一下这个示例，原谅我使用这个不太恰当的例子：
假如你是为 80 年代的软件商工作。每个月都有很多的人为你编写应用软件和游戏。你需要追踪销售量，你从会计那里收到一个 XML 文件，你需要进行解析并将结果存入到数据库中（如果在 80 年代就有 Swift 语言 以及 XML，这将是多么奇妙）。你的软件系统有一个XML解析器和一个数据库（当然都是用6502 ASM编写的），它们实现了以下协议：
protocol XMLImportNode {
func firstChild(with tag: String) -> XMLImportNode?
func children(with tag: String) -> [XMLImportNode]
func attribute(with name: String) -> String?
}
typealias DatabaseUser = String
typealias DatabaseSoftware = String
protocol Database {
func user(for id: String) throws -> DatabaseUser
func software(for id: String) throws -> DatabaseSoftware
func insertSoftware(user: DatabaseUser, name: String, id: String, type: String, amount: Int) throws
func updateSoftware(software: DatabaseSoftware, amount: Int) throws
}
XML 文件可能看起来像这样：
<users> <user name="" id="158"> <software> <package type="game" name="Maniac Mansion" id="4332" amount="30" /> <package type="game" name="Doom" id="1337" amount="50" /> <package type="game" name="Warcraft 2" id="1000" amount="10" /> </software> </user> </users>
解析 XML 的代码如下：
enum ParseError: Error {
case msg(String)
}
func parseGamesFromXML(from root: XMLImportNode, into database: Database) throws {
guard let users = root.firstChild(with: "users")?.children(with: "user") else {
throw ParseError.msg("No Users")
}
for user in users {
guard let software = user.firstChild(with: "software")?
.children(with: "package"),
let userId = user.attribute(with: "id"),
let dbUser = try? database.user(for: userId)
else { throw ParseError.msg("Invalid User") }
for package in software {
guard let type = package.attribute(with: "type"),
type == "game",
let name = package.attribute(with: "name"),
let softwareId = package.attribute(with: "id"),
let amountString = package.attribute(with: "amount")
else { throw ParseError.msg("Invalid Package") }
if let existing = try? database.software(for: softwareId) {
try database.updateSoftware(software: existing,
amount: Int(amountString) ?? 0)
} else {
try database.insertSoftware(user: dbUser, name: name,
id: softwareId,
type: type,
amount: Int(amountString) ?? 0)
}
}
}
}
让我们运用下上面学到的内容：
func parseGamesFromXML(from root: XMLImportNode, into database: Database) throws {
for user in try root.firstChild(with: "users")
.or(throw: ParseError.msg("No Users")).children(with: "user") {
let dbUser = try user.attribute(with: "id")
.and(then: { try? database.user(for: $0) })
.or(throw: ParseError.msg("Invalid User"))
for package in (user.firstChild(with: "software")?
.children(with: "package")).or([]) {
guard (package.attribute(with: "type")).filter({ $0 == "game" }).isSome
else { continue }
try package.attribute(with: "name")
.zip3(with: package.attribute(with: "id"),
another: package.attribute(with: "amount"))
.map({ (tuple) -> Void in
switch try? database.software(for: tuple.1) {
case let e?: try database.updateSoftware(software: e,
amount: Int(tuple.2).or(0))
default: try database.insertSoftware(user: dbUser, name: tuple.0,
id: tuple.1, type: "game",
amount: Int(tuple.2).or(0))
}
}, or: { throw ParseError.msg("Invalid Package") })
}
}
}
如果我们对比下，至少会有两点映入眼帘：
- 代码量更少
- 代码看起来更复杂了
在组合使用可选扩展时，我故意造成一种过载状态。其中的一部分使用很恰当，但是另一部分却不那么合适。然而，使用扩展的关键不在于过度依赖（正如我上面做的那样），而在于这些扩展是否使语义更加清晰明了。比较上面的两个实现方式，
在第二个实现中，考虑下是使用 Swift 本身提供的功能好还是使用可选扩展更佳。
这就是本文的全部内容，感谢阅读！
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