Swift 可选类型（Optionals）全解析

“没有值” 也是一种值 —— Swift 空安全的核心机制

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一、可选类型是什么？

可选类型表示：一个变量可能有值，也可能没有值（nil）

var name: String? = "张三"   // 有值
name = nil                  // 没有值

普通类型	可选类型
String	String?
Int	Int?
User	User?

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二、为什么需要 Optional？

传统语言（Objective-C / Java）的陷阱：

// 可能返回 nil，调用方忘记判断 → 崩溃！
NSString *name = [user name];
NSLog(@"%@", name.length); // 崩溃！name 是 nil

Swift 的解决方案：

var name: String? = user.name
// print(name.count)      // 编译错误！必须先解包

Swift 强制你处理 nil，杜绝空指针崩溃

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三、创建可选类型

// 1. 显式声明
var age: Int? = 18
var score: Double? = nil

// 2. 从函数返回
func findUser(id: Int) -> User? { ... }

// 3. 类型推断（推荐）
let email = optionalString() // 返回 String? → 自动推断

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四、解包（Unwrapping）—— 5 种安全方式

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方式 1：强制解包（!）—— 危险！仅在 100% 确定有值时使用

var name: String? = "小明"
print(name!)        // "小明"

name = nil
// print(name!)     // 运行时崩溃！⚠️

仅用于：初始化后立即赋值、单元测试、临时调试

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方式 2：可选绑定（if let / guard let）—— 推荐！

if let（条件解包）

var optionalName: String? = "张三"

if let name = optionalName {
    print("你好，\(name)")
} else {
    print("没有名字")
}

guard let（提前退出）

func greet(user: User?) {
    guard let name = user?.name else {
        print("匿名用户")
        return
    }
    print("欢迎，\(name)")
}

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方式 3：空合运算符（??）—— 提供默认值

let name = optionalName ?? "匿名"
let score = optionalScore ?? 0
let color = userColor ?? .gray

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方式 4：可选链（?.）—— 优雅处理多层可选

// 复杂嵌套结构
struct Dog {
    var name: String
}
struct Person {
    var dog: Dog?
}
struct House {
    var owner: Person?
}

let house: House? = ...

// 传统写法（繁琐）
var dogName: String?
if let h = house, let p = h.owner, let d = p.dog {
    dogName = d.name
}

// 可选链（优雅！）
let dogName = house?.owner?.dog?.name   // String?

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方式 5：nil 合并后解包（Swift 5.7+）

if let name = optionalName ?? getDefaultName() {
    print(name)
}

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五、高级可选操作

1. 可选映射 map / flatMap（compactMap）

let str: String? = "123"
let num = str?.map { Int($0) }          // Optional<Int>?
let num2 = str.flatMap { Int($0) }      // Int?

let array: [String]? = ["1", "2", "abc"]
let ints = array?.compactMap { Int($0) } // [Int]?

2. 可选默认值链

let displayName = user?.profile?.name 
               ?? user?.username 
               ?? user?.email 
               ?? "匿名用户"

3. 可选类型转换

let obj: Any = "hello"
if let str = obj as? String {
    print(str.uppercased())
}

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六、可选类型 vs 集合类型的区别

类型	是否可为 nil	示例
String?	是	let s: String? = nil
[String]	否（数组本身不能为 nil）	let a: [String]? = nil
[String]?	是	同上
[String?]	否（数组不能 nil，但元素可 nil）	let b = [String?](["a", nil, "b"])

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七、实战案例：用户登录

struct User {
    var name: String
    var profile: Profile?
}

struct Profile {
    var avatarURL: URL?
    var bio: String?
}

// 安全获取用户头像
func getAvatarURL(from user: User?) -> URL? {
    return user?.profile?.avatarURL
}

// 安全显示用户信息
func displayUser(_ user: User?) {
    guard let user = user else {
        print("无用户")
        return
    }

    let name = user.name
    let bio = user.profile?.bio ?? "暂无简介"
    let avatar = user.profile?.avatarURL?.absoluteString ?? "默认头像"

    print("\(name): \(bio) [头像: \(avatar)]")
}

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八、可选类型最佳实践

场景	推荐方式
确定有值	if let / guard let
提供默认值	??
多层嵌套	?. 可选链
数组过滤 nil	compactMap
临时调试	!（加注释）

// 好：安全解包
if let url = URL(string: input), let data = try? Data(contentsOf: url) {
    // 使用 data
}

// 坏：强制解包
let data = try! Data(contentsOf: URL(string: input)!)

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九、常见错误 & 避坑指南

错误	正确做法
print(optional!)	用 if let 或 ??
user!.name	用 user?.name
array.map { Int($0)! }	用 compactMap { Int($0) }
忽略 guard let	提前返回，避免缩进地狱

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十、速查表：可选解包一图掌握

┌─────────────────┐
│   optional?     │
└────────┬────────┘
         │
   ┌─────▼─────┐
   │  有值？   │─→ 否 → 执行 else / 默认值
   └─────┬─────┘
         │是
   ┌─────▼─────┐
   │  解包！   │
   └─────┬─────┘
         │
   ┌─────▼──────────────────────┐
   │ if let / guard let / ?. / ?? │
   └──────────────────────────────┘

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十一、练习题（当场写！）

// 1. 安全打印用户年龄（可能为空）
func printAge(_ age: Int?) {
    // 你的代码
}

// 2. 安全获取数组中第3个元素的长度
let words: [String]? = ["apple", "swift", "ios"]
// 获取第3个单词长度，或返回 0

// 3. 实现一个链式获取函数
func getUserBio(from house: House?) -> String {
    // 返回用户简介，或 "未知"
}

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答案（展开查看）

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// 1.
func printAge(_ age: Int?) {
    if let a = age {
        print("年龄：\(a)")
    } else {
        print("年龄未知")
    }
}

// 2.
let length = words?[2].count ?? 0

// 3.
func getUserBio(from house: House?) -> String {
    return house?.owner?.profile?.bio ?? "未知"
}

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学习建议

目标	练习
掌握解包	写 10 个 if let 例子
精通可选链	实现三层嵌套结构体获取
避免强制解包	全局搜索 ! 并替换
理解 ??	实现配置默认值系统

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你已完全掌握 Swift 可选类型！

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• Swift 可选链进阶
• Swift 错误处理 vs 可选
• SwiftUI @State 与 Optional
• Swift 泛型 + Optional

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