学习Swift时，绝大多数初学者都会被Swift中的Optional这个类型所困扰，比如“问号是什么？”、“叹号是什么？”、“为什么这里要加问号/叹号？”等等，这篇文章将会结合本人的一些经验来谈谈Swift的Optional类型。

为什么会有Optional类型

Swift是一门静态语言，在Swift中，所有的变量常量都需要在编译期间确定类型，在确定类型之后，编译器就可以检查代码中的一些错误，比如我们在代码中将一个String类型的值赋给一个UIView类型的变量时，编译器会直接报错。

var view: UIView = UIView()
view = "ABC" // 编译失败

而Objective-C是一门动态语言，这个操作在中是允许的。

UIView *view = @"ABC"; // 编译和运行都不会报错，但在调用UIView的属性或方法则会crash

静态语言会在编译期间检查类型的合法性，使用静态语言我们可以依赖编译器来检查出一些不符合预期的问题，在运行时A类型就是A类型，不会出现牛头不对马嘴的错误。

Optional的本质

那么在Swift中，nil算是什么？nil既不是String类型也不是UIView类型，我们无法保证所有的变量都必定会有值，开发的时候不可避免地需要使用到nil要怎么办？Swift给出了这样一个解决方案，那就是Optional类型，我们先来看看Optional的本质是什么，下面是Optional类型的声明（在Xcode中打出Optional再按住command点击即可查看）

public enum Optional<Wrapped> {
    /// The absence of a value.
    ///
    /// In code, the absence of a value is typically written using the `nil`
    /// literal rather than the explicit `.none` enumeration case.
    case none
    /// The presence of a value, stored as `Wrapped`.
    case some(Wrapped)
}

可以看到，Optional是带范型的枚举类型，该枚举类型有两种值分别是none和some，some类型还带了一个参数，从注释里我们可以看到，nil其实就是Optional枚举中的none这个值，那么到这里要理解l就很简单了，就像是一个用一个箱子来将内容存放起来，箱子里可能放了东西（some），也可能什么也没有（none），并且Swift还提供了一些语法糖来使得Optional使用起来更加方便（比如`XXX?`声明`Optional<XXX>`、双问号`??`提供默认值等）。

Optional类型解包

了解了Optional的本质后可知`String?`和`String`并不是同一个类型，前者实质上是`Optional<String>`而后者是字符串类型`String`，当一个方法需要的参数是`String`类型时传入一个`String?`的话会因为类型不匹配而导致编译器报错。

那我们在开发过程中要如何去通过一个Optional类型的值去取出实际类型的值呢？既然Optional是一个枚举类型，那么我们就可以使用`switch`语句来进行一些判断。

let value: String? = "abc"
switch value {
  case .none: break
  case .some(let text): print(text.count) // 此处text已经是String类型
}

开个玩笑，其实Swift有提供一些很方便的东西来代替这个`switch`的写法，在介绍这些之前，这里先定义一个方法以便之后使用和讲解。

func printCount(of str: String) {

  print(str.count)

}

使用 if let 或 guard let

Swift提供了一些方法让开发者可以有条件地解开一个Optional得到一个新的变量，比较常见的就是`if let`和`guard let`语句了，上文中提到的`switch`也是有条件解包的一种，但实际开发中不常使用。

func testIfLet(text: String?) {
  // if let的用法
  if let text = text {
    // 若text不为nil则拆包成功，条件成立执行if内的语句
    printCount(of: text)
  } else {
    // 若text为nil则执行else内的语句
    print("text is nil")
  }
}

func testGuardLet(text: String?) {
  // guard let的用法
  guard let text = text else {
    // 若text为nil则解包失败执行else内的语句并return
    print("text is nil")
    return
  }
  printCount(of: text)
}

`if let`和`guard let`在解包的同时还可以判断这个Optional值是否为nil，至于在开发中需要使用`if let`还是`guard let`就见仁见智了，使用`if let`在解包失败后也可以继续执行剩下的代码，但`if let`使用过多可能会出现if嵌套地狱，而`guard`虽然可以减少嵌套层数，但是`guard`不成立时必须要执行退出当前流程的语句（return或throw等，如果在循环中还可以使用break和continue）。

强制解包

除了`if let`和`guard let`，Swift还提供了强制解包的方法，也就是文章第一段中提到的叹号，使用叹号可以直接解包得到一个非Optional的对象。

func testForceUnwrap(text: String?) {
  let abc = text! // 这里使用了叹号进行强制解包，因此abc的类型为String而非Optional
  printCount(of: text)
}

强制解包写起来是很方便，但是开发中要谨慎使用，因为当text为nil的时候，解包失败会导致应用crash，Swift的文档对于强制解包的描述最后一句有说明“对一个nil进行强制解包会发生运行时错误”，因此在开发当中，除非能确认某个Optional值在使用时绝对不会是nil，否则请不要使用叹号进行强制解包。

提供默认值

除了通过以上方式进行解包以外，Swift还提供了`??`运算符用于解包并提供默认值。

func testDefaultValue(text: String?) {
  let abc = text ?? "" // 若text不为nil则解包，若为nil则使用空字符串""作为text的值
  printCount(of: abc)
}

某些时候我们并不关心某个变量是否为nil，我们只希望代码能不出问题地执行下去，比如上面的代码，当text为nil的时候调用printCount时在控制台中打印0也是可以接受的结果，这时候使用`??`提供默认值要比`if let`或`guard let`以及强制解包要更加合适。

Optional Chaining

有的读者读到这里的时候可能就想问了，“前面解释了叹号的作用，那问号呢？”，不要着急问号这就来了。

在OC中如果某个变量是nil时，调用这个变量则会无事发生，Swift中也提供了一个类似的机制，那就是Optional的问号操作符，使用问号操作符对Optional中的对象进行操作就构成了一个可选链。

class ListNode {
  var text: String
  var next: ListNode?
}

...

func testOptionalChaining(node: ListNode?) {
  let thirdValue = node?.next?.next?.text
  if let text = thirdValue {
    printCount(of: text)
  } else {
    print("thirdValue is nil")
  }
}

上边的代码中使用了问号操作符并调用了node的next属性，问号操作符会先判断该node是否为nil，如果不为nil则解包并继续执行，如果是nil则会打断当前的可选链并返回nil，所以虽然ListNode类中的text属性不是Optional类型，但`node?.next?.next?.text`的返回值的却是Optional的。

为了展示可选链被打断的情况，我们给ListNode类增加一个方法并测试一下，看一下结果如何。

class ListNode {
  var text: String
  var next: ListNode?
  func printTestAndGoNext() -> ListNode? {
    // 在当前方法中打印text的值并返回next节点
    print("----node value----")
    print(self.text)
    return self.next
  }
}

func testBreakOptionalChaining(node: ListNode?) {
  node?.printTextAndGoNext()?.printTextAndGoNext()?.printTextAndGoNext().?printTextAndGoNext()
}

调用testBreakOptionalChaining并且传入了一个链表的头节点，该链表只有两个节点，第一个节点的text值为”a”，第二个节点的text值为”b”，此时控制台输出如下。

----node value----
a
----node value----
b

虽然在代码中链式调用了四次`printTextAndGoNext`方法，但是控制台中植输出了两个值，因为第二个节点的next节点为nil，所以实际上后边的两次调用并没有被执行，这个可选链被打断了。

问号叹号小剧场

上文中介绍了使用叹号进行强制解包和使用问号来写一个可选链，但其实问号和叹号除了在这两个地方会被用到，在声明一个Optional类型的时候也可以使用问号和叹号，下面是声明Optional类型的几种方式。

// 方法1: 直接声明一个Optional<String>类型的变量，需要手动提供默认值
var text1: Optional<String> = nil
// 方法2: 使用类型+问号声明一个Optional类型变量，默认值为nil
var text2: String?
// 方法3: 使用类型+叹号声明一个Optional类型变量，默认值为nil
var text3: String!

在开发中并不建议使用方式1来声明Optional类型，应该使用Swift提供的“类型+问号/叹号”声明Optional类型的语法糖。

在声明Optional类型的变量时，问号和叹号的效果也是不一样的，使用问号声明的效果与方法1等同，使用叹号声明则有一些小小的差别，使用叹号声明的Optional类型，在被调用时默认会被强制解包。

print(text1?.count) // 输出nil
print(text2?.count) // 输出nil
print(text3.count) // 对text3强制解包，应用crash

因此使用“类型+叹号”声明Optional类型的方式在实际开发中应当谨慎使用，当然也不是说完全不能用，总结一下，如果某个变量/属性在使用时随时可能为nil，那么就应该使用“类型+问号”来声明；如果某个变量/属性在开始的时候可能为nil，但是后续使用的时候必定会有值，那么就可以使用“类型+叹号”来声明。

Tips：UIViewController的view属性就是使用叹号声明的（`var view: UIView!`)，在init时候为nil，但是随后执行loadView后就有了值。

结语

说了那么多，其实Optional很简单，它就像是一个箱子，在打开箱子之前你不知道里面有没有东西，使用问号就相当于告诉你箱子里可能有东西也可能什么也没有，所以你在打开的时候需要检查一下到底是有还是没有，而使用叹号就相当于告诉你这个箱子里是有东西的，打开的时候不需要检查了，所以你打开箱子的时候看到空空如也的箱子就会产生混乱（运行时错误），并不知道这箱子里的东西是被偷了还是对方骗了你。