[移动开发] Swift探索10:Optional&Equatable&Comparable&访问控制权限

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[移动开发]Swift探索10:Optional&Equatable&Comparable&访问控制权限

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：
- 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
- 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
  
  强制解包为nil崩溃
- 2、通过可选项绑定：判断当前的可选项是否有值

//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

报错示意
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

SIL验证-1
- 查看__derived_struct_equals方法的实现
  
  SIL验证-2

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

class仅遵守Equatable协议报错

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

class的SIL验证

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?

??是Int?
如果??是30呢? -- 类型是Int

??是30
如果??是String呢? -- 会报错，??要求类型一致（跟是否是可选类型无关）

??是String

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

可选链为nil的运行结果

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

unsafelyUnwrapped为nil的崩溃示意

官方对其的描述如下

unsafelyUnwrapped官方说明

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

根据官方描述调测

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?

as?运行结果

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

as!崩溃运行结果

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

as的SIL分析

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
- ```
//8-1、private:访问级别`仅在当前定义的作用域内有效
class CJLTeacher{
    static let shareInstance = CJLTeacher()
    private init(){}
}
var t = CJLTeacher.shareInstance
```
  filePrivate
  
  filePrivate：访问限制仅限制在当前定义的源文件中
```

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


```
  调用报错提示
  
  在access.swift文件中定义一个CJLPartTimeTeacher全局变量，系统报错，其主要原因是 pt 默认的权限是 Internal的，而CJLPartTimeTeacher的访问权限是fileprivate的，pt的权限大于CJLPartTimeTeacher，系统不允许这样，所以提示错误
  
  filePrivate报错提示
- 需要使用private / fileprivate修饰pt
- ```
private let pt = CJLPartTimeTeacher(10.0)
//或者
fileprivate let pt = CJLPartTimeTeacher(10.0)
```
  如果是直接定义在方法中的，可以不用访问权限修饰符
```
func test(){
    let pt = CJLPartTimeTeacher(10.0)
}
```
  Internal
  
  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)
```

import Foundation
class CJLTeacher{
    init(){}
}
let t = CJLTeacher()


import AppKit
//访问main.swift中t，报错：Expressions are not allowed at the top level
print(t)
```
  Internal报错提示
  报错的主要原因是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
  
  public
  
  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
  
  open
  
  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与open的区别：
- public不可继承
- open可继承
- 总结：
- 没有写访问控制权限关键字时，默认的访问权限是internal
- 访问控制权限从高到低的顺序：open > public > internal > filePrivate > private
  - 1、private：访问级别仅在当前定义的作用域内有效
  - 2、filePrivate：访问限制仅限制在当前定义的源文件中
  - 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
  - 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、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