扩展

扩展可以给一个现有的类，结构体，枚举，还有协议添加新的功能。它还拥有不需要访问被扩展类型源代码就能完成扩展的能力（即逆向建模）。扩展和 Objective-C 的分类很相似。（与 Objective-C 分类不同的是，Swift 扩展是没有名字的。）

Swift 中的扩展可以：

• 添加计算型实例属性和计算型类属性
• 定义实例方法和类方法
• 提供新的构造器
• 定义下标
• 定义和使用新的嵌套类型
• 使已经存在的类型遵循（conform）一个协议

在 Swift 中，你甚至可以扩展协议以提供其需要的实现，或者添加额外功能给遵循的类型所使用。你可以从 协议扩展 获取更多细节。

注意

扩展可以给一个类型添加新的功能，但是不能重写已经存在的功能。

扩展的语法

使用 extension 关键字声明扩展：

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extension SomeType {
  // 在这里给 SomeType 添加新的功能
}

扩展可以扩充一个现有的类型，给它添加一个或多个协议。协议名称的写法和类或者结构体一样：

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extension SomeType: SomeProtocol, AnotherProtocol {
  // 协议所需要的实现写在这里
}

这种遵循协议的方式在 使用扩展遵循协议 中有描述。

扩展可以使用在现有范型类型上，就像 扩展范型类型 中描述的一样。你还可以使用扩展给泛型类型有条件的添加功能，就像 扩展一个带有 Where 字句的范型 中描述的一样。

注意

对一个现有的类型，如果你定义了一个扩展来添加新的功能，那么这个类型的所有实例都可以使用这个新功能，包括那些在扩展定义之前就存在的实例。

计算型属性

扩展可以给现有类型添加计算型实例属性和计算型类属性。这个例子给 Swift 内建的 Double 类型添加了五个计算型实例属性，从而提供与距离单位相关工作的基本支持：

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extension Double {
    var km: Double { return self * 1_000.0 }
    var m: Double { return self }
    var cm: Double { return self / 100.0 }
    var mm: Double { return self / 1_000.0 }
    var ft: Double { return self / 3.28084 }
}
let oneInch = 25.4.mm
print("One inch is \(oneInch) meters")
// 打印“One inch is 0.0254 meters”
let threeFeet = 3.ft
print("Three feet is \(threeFeet) meters")
// 打印“Three feet is 0.914399970739201 meters”

这些计算型属性表示的含义是把一个 Double 值看作是某单位下的长度值。即使它们被实现为计算型属性，但这些属性的名字仍可紧接一个浮点型字面值，从而通过点语法来使用，并以此实现距离转换。

在上述例子中，Double 类型的 1.0 代表的是“一米”。这就是为什么计算型属性 m 返回的是 self——表达式 1.m 被认为是计算一个 Double 类型的 1.0。

其它单位则需要一些单位换算。一千米等于 1,000 米，所以计算型属性 km 要把值乘以 1_000.00 来实现千米到米的单位换算。类似地，一米有 3.28084 英尺，所以计算型属性 ft 要把对应的 Double 值除以 3.28084，来实现英尺到米的单位换算。

这些属性都是只读的计算型属性，所以为了简便，它们的表达式里面都不包含 get 关键字。它们使用 Double 作为返回值类型，并可用于所有接受 Double 类型的数学计算中：

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let aMarathon = 42.km + 195.m
print("A marathon is \(aMarathon) meters long")
// 打印“A marathon is 42195.0 meters long”

注意

扩展可以添加新的计算属性，但是它们不能添加存储属性，或向现有的属性添加属性观察者。

构造器

扩展可以给现有的类型添加新的构造器。它使你可以把自定义类型作为参数来供其他类型的构造器使用，或者在类型的原始实现上添加额外的构造选项。

扩展可以给一个类添加新的便利构造器，但是它们不能给类添加新的指定构造器或者析构器。指定构造器和析构器必须始终由类的原始实现提供。

如果你使用扩展给一个值类型添加构造器只是用于给所有的存储属性提供默认值，并且没有定义任何自定义构造器，那么你可以在该值类型扩展的构造器中使用默认构造器和成员构造器。如果你把构造器写到了值类型的原始实现中，就像 值类型的构造器委托 中所描述的，那么就不属于在扩展中添加构造器。

如果你使用扩展给另一个模块中定义的结构体添加构造器，那么新的构造器直到定义模块中使用一个构造器之前，不能访问 self。

在下面的例子中，自定义了一个的 Rect 结构体用来表示一个几何矩形。这个例子中还定义了两个给予支持的结构体 Size 和 Point，它们都把属性的默认值设置为 0.0：

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struct Size {
    var width = 0.0, height = 0.0
}
struct Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
}
struct Rect {
    var origin = Point()
    var size = Size()
}

因为 Rect 结构体给所有的属性都提供了默认值，所以它自动获得了一个默认构造器和一个成员构造器，就像 默认构造器 中描述的一样。这些构造器可以用来创建新的 Rect 实例：

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let defaultRect = Rect()
let memberwiseRect = Rect(origin: Point(x: 2.0, y: 2.0),
   size: Size(width: 5.0, height: 5.0))

你可以通过扩展 Rect 结构体来提供一个允许指定 point 和 size 的构造器：

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extension Rect {
    init(center: Point, size: Size) {
        let originX = center.x - (size.width / 2)
        let originY = center.y - (size.height / 2)
        self.init(origin: Point(x: originX, y: originY), size: size)
    }
}

这个新的构造器首先根据提供的 center 和 size 计算一个适当的原点。然后这个构造器调用结构体自带的成员构造器 init(origin:size:)，它会将新的 origin 和 size 值储存在适当的属性中：

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let centerRect = Rect(center: Point(x: 4.0, y: 4.0),
                      size: Size(width: 3.0, height: 3.0))
// centerRect 的 origin 是 (2.5, 2.5) 并且它的 size 是 (3.0, 3.0)

注意

如果你通过扩展提供一个新的构造器，你有责任确保每个通过该构造器创建的实例都是初始化完整的。

方法

扩展可以给现有类型添加新的实例方法和类方法。在下面的例子中，给 Int 类型添加了一个新的实例方法叫做 repetitions：

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extension Int {
    func repetitions(task: () -> Void) {
        for _ in 0..<self {
            task()
        }
    }
}

repetitions(task:) 方法仅接收一个 () -> Void 类型的参数，它表示一个没有参数没有返回值的方法。

定义了这个扩展之后，你可以对任意整形数值调用 repetitions(task:) 方法，来执行对应次数的任务：

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3.repetitions {
    print("Hello!")
}
// Hello!
// Hello!
// Hello!

可变实例方法

通过扩展添加的实例方法同样也可以修改（或 mutating（改变））实例本身。结构体和枚举的方法，若是可以修改 self 或者它自己的属性，则必须将这个实例方法标记为 mutating，就像是改变了方法的原始实现。

在下面的例子中，对 Swift 的 Int 类型添加了一个新的 mutating 方法，叫做 square，它将原始值求平方：

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extension Int {
    mutating func square() {
        self = self * self
    }
}
var someInt = 3
someInt.square()
// someInt 现在是 9

下标

扩展可以给现有的类型添加新的下标。下面的例子中，对 Swift 的 Int 类型添加了一个整数类型的下标。下标 [n] 从数字右侧开始，返回小数点后的第 n 位：

• 123456789[0] 返回 9
• 123456789[1] 返回 8

……以此类推：

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extension Int {
    subscript(digitIndex: Int) -> Int {
        var decimalBase = 1
        for _ in 0..<digitIndex {
            decimalBase *= 10
        }
        return (self / decimalBase) % 10
    }
}
746381295[0]
// 返回 5
746381295[1]
// 返回 9
746381295[2]
// 返回 2
746381295[8]
// 返回 7

如果操作的 Int 值没有足够的位数满足所请求的下标，那么下标的现实将返回 0，将好像在数字的左边补上了 0：

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746381295[9]
// 返回 0，就好像你进行了这个请求：
0746381295[9]

嵌套类型

扩展可以给现有的类，结构体，还有枚举添加新的嵌套类型：

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extension Int {
    enum Kind {
        case negative, zero, positive
    }
    var kind: Kind {
        switch self {
        case 0:
            return .zero
        case let x where x > 0:
            return .positive
        default:
            return .negative
        }
    }
}

这个例子给 Int 添加了一个新的嵌套枚举。这个枚举叫做 Kind，表示特定整数所代表的数字类型。具体来说，它表示数字是负的、零的还是正的。

这个例子同样给 Int 添加了一个新的计算型实例属性，叫做 kind，它返回被操作整数所对应的 Kind 枚举 case 分支。

现在，任意 Int 的值都可以使用这个嵌套类型：

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func printIntegerKinds(_ numbers: [Int]) {
    for number in numbers {
        switch number.kind {
        case .negative:
            print("- ", terminator: "")
        case .zero:
            print("0 ", terminator: "")
        case .positive:
            print("+ ", terminator: "")
        }
    }
    print("")
}
printIntegerKinds([3, 19, -27, 0, -6, 0, 7])
// 打印“+ + - 0 - 0 + ”

方法 printIntegerKinds(_:)，使用一个 Int 类型的数组作为输入，然后依次迭代这些值。对于数组中的每一个整数，方法会检查它的 kind 计算型属性，然后打印适当的描述。

注意

number.kind 已经被认为是 Int.Kind 类型。所以，在 switch 语句中所有的 Int.Kind case 分支可以被缩写，就像使用 .negative 替代 Int.Kind.negative.。

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嵌套类型

枚举常被用于为特定类或结构体实现某些功能。类似地，枚举可以方便的定义工具类或结构体，从而为某个复杂的类型所使用。为了实现这种功能，Swift 允许你定义嵌套类型，可以在支持的类型中定义嵌套的枚举、类和结构体。

要在一个类型中嵌套另一个类型，将嵌套类型的定义写在其外部类型的 {} 内，而且可以根据需要定义多级嵌套。

嵌套类型实践

下面这个例子定义了一个结构体 BlackjackCard（二十一点），用来模拟 BlackjackCard 中的扑克牌点数。BlackjackCard 结构体包含两个嵌套定义的枚举类型 Suit 和 Rank。

在 BlackjackCard 中，Ace 牌可以表示 1 或者 11，Ace 牌的这一特征通过一个嵌套在 Rank 枚举中的结构体 Values 来表示：

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struct BlackjackCard {

    // 嵌套的 Suit 枚举
    enum Suit: Character {
        case spades = "♠", hearts = "♡", diamonds = "♢", clubs = "♣"
    }

    // 嵌套的 Rank 枚举
    enum Rank: Int {
        case two = 2, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten
        case jack, queen, king, ace
        struct Values {
            let first: Int, second: Int?
        }
        var values: Values {
            switch self {
            case .ace:
                return Values(first: 1, second: 11)
            case .jack, .queen, .king:
                return Values(first: 10, second: nil)
            default:
                return Values(first: self.rawValue, second: nil)
            }
        }
    }

    // BlackjackCard 的属性和方法
    let rank: Rank, suit: Suit
    var description: String {
        var output = "suit is \(suit.rawValue),"
        output += " value is \(rank.values.first)"
        if let second = rank.values.second {
            output += " or \(second)"
        }
        return output
    }
}

Suit 枚举用来描述扑克牌的四种花色，并用一个 Character 类型的原始值表示花色符号。

Rank 枚举用来描述扑克牌从 Ace~10，以及 J、Q、K，这 13 种牌，并用一个 Int 类型的原始值表示牌的面值。（这个 Int 类型的原始值未用于 Ace、J、Q、K 这 4 种牌。）

如上所述，Rank 枚举在内部定义了一个嵌套结构体 Values。结构体 Values 中定义了两个属性，用于反映只有 Ace 有两个数值，其余牌都只有一个数值：

• first 的类型为 Int
• second 的类型为 Int?，或者说“可选 Int”

Rank 还定义了一个计算型属性 values，它将会返回一个 Values 结构体的实例。这个计算型属性会根据牌的面值，用适当的数值去初始化 Values 实例。对于 J、Q、K、Ace 这四种牌，会使用特殊数值。对于数字面值的牌，使用枚举实例的 Int 类型的原始值。

BlackjackCard 结构体拥有两个属性——rank 与 suit。它也同样定义了一个计算型属性 description，description 属性用 rank 和 suit 中的内容来构建对扑克牌名字和数值的描述。该属性使用可选绑定来检查可选类型 second 是否有值，若有值，则在原有的描述中增加对 second 的描述。

因为 BlackjackCard 是一个没有自定义构造器的结构体，在 结构体的逐一成员构造器 中可知，结构体有默认的成员构造器，所以你可以用默认的构造器去初始化新常量 theAceOfSpades：

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let theAceOfSpades = BlackjackCard(rank: .ace, suit: .spades)
print("theAceOfSpades: \(theAceOfSpades.description)")
// 打印“theAceOfSpades: suit is ♠, value is 1 or 11”

尽管 Rank 和 Suit 嵌套在 BlackjackCard 中，但它们的类型仍可从上下文中推断出来，所以在初始化实例时能够单独通过成员名称（.ace 和 .spades）引用枚举实例。在上面的例子中，description 属性正确地反映了黑桃 A 牌具有 1 和 11 两个值。

引用嵌套类型

在外部引用嵌套类型时，在嵌套类型的类型名前加上其外部类型的类型名作为前缀：

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let heartsSymbol = BlackjackCard.Suit.hearts.rawValue
// 红心符号为“♡”

对于上面这个例子，这样可以使 Suit、Rank 和 Values 的名字尽可能的短，因为它们的名字可以由定义它们的上下文来限定。

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类型转换

类型转换可以判断实例的类型，也可以将实例看做是其父类或者子类的实例。

类型转换在 Swift 中使用 is 和 as 操作符实现。这两个操作符分别提供了一种简单达意的方式去检查值的类型或者转换它的类型。

你也可以用它来检查一个类型是否遵循了某个协议，就像在 检验协议遵循 部分讲述的一样。

为类型转换定义类层次

你可以将类型转换用在类和子类的层次结构上，检查特定类实例的类型并且转换这个类实例的类型成为这个层次结构中的其他类型。下面的三个代码段定义了一个类层次和一个包含了这些类实例的数组，作为类型转换的例子。

第一个代码片段定义了一个新的基类 MediaItem。这个类为任何出现在数字媒体库的媒体项提供基础功能。特别的，它声明了一个 String 类型的 name 属性，和一个 init(name:) 初始化器。（假定所有的媒体项都有个名称。）

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class MediaItem {
    var name: String
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
}

下一个代码段定义了 MediaItem 的两个子类。第一个子类 Movie 封装了与电影相关的额外信息，在父类（或者说基类）的基础上增加了一个 director（导演）属性，和相应的初始化器。第二个子类 Song，在父类的基础上增加了一个 artist（艺术家）属性，和相应的初始化器：

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class Movie: MediaItem {
    var director: String
    init(name: String, director: String) {
        self.director = director
        super.init(name: name)
    }
}

class Song: MediaItem {
    var artist: String
    init(name: String, artist: String) {
        self.artist = artist
        super.init(name: name)
    }
}

最后一个代码段创建了一个数组常量 library，包含两个 Movie 实例和三个 Song 实例。library 的类型是在它被初始化时根据它数组中所包含的内容推断来的。Swift 的类型检测器能够推断出 Movie 和 Song 有共同的父类 MediaItem，所以它推断出 [MediaItem] 类作为 library 的类型：

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let library = [
    Movie(name: "Casablanca", director: "Michael Curtiz"),
    Song(name: "Blue Suede Shoes", artist: "Elvis Presley"),
    Movie(name: "Citizen Kane", director: "Orson Welles"),
    Song(name: "The One And Only", artist: "Chesney Hawkes"),
    Song(name: "Never Gonna Give You Up", artist: "Rick Astley")
]
// 数组 library 的类型被推断为 [MediaItem]

在幕后 library 里存储的媒体项依然是 Movie 和 Song 类型的。但是，若你迭代它，依次取出的实例会是 MediaItem 类型的，而不是 Movie 和 Song 类型。为了让它们作为原本的类型工作，你需要检查它们的类型或者向下转换它们到其它类型，就像下面描述的一样。

检查类型

用类型检查操作符（is）来检查一个实例是否属于特定子类型。若实例属于那个子类型，类型检查操作符返回 true，否则返回 false。

下面的例子定义了两个变量，movieCount 和 songCount，用来计算数组 library 中 Movie 和 Song 类型的实例数量：

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var movieCount = 0
var songCount = 0

for item in library {
    if item is Movie {
        movieCount += 1
    } else if item is Song {
        songCount += 1
    }
}

print("Media library contains \(movieCount) movies and \(songCount) songs")
// 打印“Media library contains 2 movies and 3 songs”

示例迭代了数组 library 中的所有项。每一次，for-in 循环设置 item 常量为数组中的下一个 MediaItem 实例。

若当前 MediaItem 是一个 Movie 类型的实例，item is Movie 返回 true，否则返回 false。同样的，item is Song 检查 item 是否为 Song 类型的实例。在循环结束后，movieCount 和 songCount 的值就是被找到的属于各自类型的实例的数量。

向下转型

某类型的一个常量或变量可能在幕后实际上属于一个子类。当确定是这种情况时，你可以尝试用类型转换操作符（as? 或 as!）向下转到它的子类型。

因为向下转型可能会失败，类型转型操作符带有两种不同形式。条件形式 as? 返回一个你试图向下转成的类型的可选值。强制形式 as! 把试图向下转型和强制解包转换结果结合为一个操作。

当你不确定向下转型可以成功时，用类型转换的条件形式（as?）。条件形式的类型转换总是返回一个可选值，并且若下转是不可能的，可选值将是 nil。这使你能够检查向下转型是否成功。

只有你可以确定向下转型一定会成功时，才使用强制形式（as!）。当你试图向下转型为一个不正确的类型时，强制形式的类型转换会触发一个运行时错误。

下面的例子，迭代了 library 里的每一个 MediaItem，并打印出适当的描述。要这样做，item 需要真正作为 Movie 或 Song 的类型来使用，而不仅仅是作为 MediaItem。为了能够在描述中使用 Movie 或 Song 的 director 或 artist 属性，这是必要的。

在这个示例中，数组中的每一个 item 可能是 Movie 或 Song。事前你不知道每个 item 的真实类型，所以这里使用条件形式的类型转换（as?）去检查循环里的每次下转：

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for item in library {
    if let movie = item as? Movie {
        print("Movie: \(movie.name), dir. \(movie.director)")
    } else if let song = item as? Song {
        print("Song: \(song.name), by \(song.artist)")
    }
}

// Movie: Casablanca, dir. Michael Curtiz
// Song: Blue Suede Shoes, by Elvis Presley
// Movie: Citizen Kane, dir. Orson Welles
// Song: The One And Only, by Chesney Hawkes
// Song: Never Gonna Give You Up, by Rick Astley

示例首先试图将 item 下转为 Movie。因为 item 是一个 MediaItem 类型的实例，它可能是一个 Movie；同样，它也可能是一个 Song，或者仅仅是基类 MediaItem。因为不确定，as? 形式在试图下转时将返回一个可选值。item as? Movie 的返回值是 Movie? 或者说“可选 Movie”。

当向下转型为 Movie 应用在两个 Song 实例时将会失败。为了处理这种情况，上面的例子使用了可选绑定（optional binding）来检查可选 Movie 真的包含一个值（这个是为了判断下转是否成功。）可选绑定是这样写的“if let movie = item as? Movie”，可以这样解读：

“尝试将 item 转为 Movie 类型。若成功，设置一个新的临时常量 movie 来存储返回的可选 Movie 中的值”

若向下转型成功，然后 movie 的属性将用于打印一个 Movie 实例的描述，包括它的导演的名字 director。相似的原理被用来检测 Song 实例，当 Song 被找到时则打印它的描述（包含 artist 的名字）。

注意

转换没有真的改变实例或它的值。根本的实例保持不变；只是简单地把它作为它被转换成的类型来使用。

Any 和 AnyObject 的类型转换

Swift 为不确定类型提供了两种特殊的类型别名：

• Any 可以表示任何类型，包括函数类型。
• AnyObject 可以表示任何类类型的实例。

只有当你确实需要它们的行为和功能时才使用 Any 和 AnyObject。最好还是在代码中指明需要使用的类型。

这里有个示例，使用 Any 类型来和混合的不同类型一起工作，包括函数类型和非类类型。它创建了一个可以存储 Any 类型的数组 things：

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var things = [Any]()

things.append(0)
things.append(0.0)
things.append(42)
things.append(3.14159)
things.append("hello")
things.append((3.0, 5.0))
things.append(Movie(name: "Ghostbusters", director: "Ivan Reitman"))
things.append({ (name: String) -> String in "Hello, \(name)" })

things 数组包含两个 Int 值，两个 Double 值，一个 String 值，一个元组 (Double, Double)，一个 Movie 实例“Ghostbusters”，以及一个接受 String 值并返回另一个 String 值的闭包表达式。

你可以在 switch 表达式的 case 中使用 is 和 as 操作符来找出只知道是 Any 或 AnyObject 类型的常量或变量的具体类型。下面的示例迭代 things 数组中的每一项，并用 switch 语句查找每一项的类型。有几个 switch 语句的 case 绑定它们匹配到的值到一个指定类型的常量，从而可以打印这些值：

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for thing in things {
    switch thing {
    case 0 as Int:
        print("zero as an Int")
    case 0 as Double:
        print("zero as a Double")
    case let someInt as Int:
        print("an integer value of \(someInt)")
    case let someDouble as Double where someDouble > 0:
        print("a positive double value of \(someDouble)")
    case is Double:
        print("some other double value that I don't want to print")
    case let someString as String:
        print("a string value of \"\(someString)\"")
    case let (x, y) as (Double, Double):
        print("an (x, y) point at \(x), \(y)")
    case let movie as Movie:
        print("a movie called \(movie.name), dir. \(movie.director)")
    case let stringConverter as (String) -> String:
        print(stringConverter("Michael"))
    default:
        print("something else")
    }
}

// zero as an Int
// zero as a Double
// an integer value of 42
// a positive double value of 3.14159
// a string value of "hello"
// an (x, y) point at 3.0, 5.0
// a movie called Ghostbusters, dir. Ivan Reitman
// Hello, Michael

注意

Any 类型可以表示所有类型的值，包括可选类型。Swift 会在你用 Any 类型来表示一个可选值的时候，给你一个警告。如果你确实想使用 Any 类型来承载可选值，你可以使用 as 操作符显式转换为 Any，如下所示：

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let optionalNumber: Int? = 3
things.append(optionalNumber)        // 警告
things.append(optionalNumber as Any) // 没有警告

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错误处理

错误处理（Error handling） 是响应错误以及从错误中恢复的过程。Swift 在运行时提供了抛出、捕获、传递和操作可恢复错误（recoverable errors）的一等支持（first-class support）。

某些操作无法保证总是执行完所有代码或生成有用的结果。可选类型用来表示值缺失，但是当某个操作失败时，理解造成失败的原因有助于你的代码作出相应的应对。

举个例子，假如有个从磁盘上的某个文件读取数据并进行处理的任务，该任务会有多种可能失败的情况，包括指定路径下文件并不存在，文件不具有可读权限，或者文件编码格式不兼容。区分这些不同的失败情况可以让程序处理并解决某些错误，然后把它解决不了的错误报告给用户。

注意

Swift 中的错误处理涉及到错误处理模式，这会用到 Cocoa 和 Objective-C 中的 NSError。更多详情参见 用 Swift 解决 Cocoa 错误。

表示与抛出错误

在 Swift 中，错误用遵循 Error 协议的类型的值来表示。这个空协议表明该类型可以用于错误处理。

Swift 的枚举类型尤为适合构建一组相关的错误状态，枚举的关联值还可以提供错误状态的额外信息。例如，在游戏中操作自动贩卖机时，你可以这样表示可能会出现的错误状态：

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enum VendingMachineError: Error {
    case invalidSelection                     //选择无效
    case insufficientFunds(coinsNeeded: Int) //金额不足
    case outOfStock                             //缺货
}

抛出一个错误可以让你表明有意外情况发生，导致正常的执行流程无法继续执行。抛出错误使用 throw 语句。例如，下面的代码抛出一个错误，提示贩卖机还需要 5 个硬币：

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throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: 5)

处理错误

某个错误被抛出时，附近的某部分代码必须负责处理这个错误，例如纠正这个问题、尝试另外一种方式、或是向用户报告错误。

Swift 中有 4 种处理错误的方式。你可以把函数抛出的错误传递给调用此函数的代码、用 do-catch 语句处理错误、将错误作为可选类型处理、或者断言此错误根本不会发生。每种方式在下面的小节中都有描述。

当一个函数抛出一个错误时，你的程序流程会发生改变，所以重要的是你能迅速识别代码中会抛出错误的地方。为了标识出这些地方，在调用一个能抛出错误的函数、方法或者构造器之前，加上 try 关键字，或者 try? 或 try! 这种变体。这些关键字在下面的小节中有具体讲解。

注意

Swift 中的错误处理和其他语言中用 try，catch 和 throw 进行异常处理很像。和其他语言中（包括 Objective-C ）的异常处理不同的是，Swift 中的错误处理并不涉及解除调用栈，这是一个计算代价高昂的过程。就此而言，throw 语句的性能特性是可以和 return 语句相媲美的。

用 throwing 函数传递错误

为了表示一个函数、方法或构造器可以抛出错误，在函数声明的参数之后加上 throws 关键字。一个标有 throws 关键字的函数被称作 throwing 函数。如果这个函数指明了返回值类型，throws 关键词需要写在返回箭头（->）的前面。

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func canThrowErrors() throws -> String

func cannotThrowErrors() -> String

一个 throwing 函数可以在其内部抛出错误，并将错误传递到函数被调用时的作用域。

注意

只有 throwing 函数可以传递错误。任何在某个非 throwing 函数内部抛出的错误只能在函数内部处理。

下面的例子中，VendingMachine 类有一个 vend(itemNamed:) 方法，如果请求的物品不存在、缺货或者投入金额小于物品价格，该方法就会抛出一个相应的 VendingMachineError：

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struct Item {
    var price: Int
    var count: Int
}

class VendingMachine {
    var inventory = [
        "Candy Bar": Item(price: 12, count: 7),
        "Chips": Item(price: 10, count: 4),
        "Pretzels": Item(price: 7, count: 11)
    ]
    var coinsDeposited = 0

    func vend(itemNamed name: String) throws {
        guard let item = inventory[name] else {
            throw VendingMachineError.invalidSelection
        }

        guard item.count > 0 else {
            throw VendingMachineError.outOfStock
        }

        guard item.price <= coinsDeposited else {
            throw VendingMachineError.insufficientFunds(coinsNeeded: item.price - coinsDeposited)
        }

        coinsDeposited -= item.price

        var newItem = item
        newItem.count -= 1
        inventory[name] = newItem

        print("Dispensing \(name)")
    }
}

在 vend(itemNamed:) 方法的实现中使用了 guard 语句来确保在购买某个物品所需的条件中有任一条件不满足时，能提前退出方法并抛出相应的错误。由于 throw 语句会立即退出方法，所以物品只有在所有条件都满足时才会被售出。

因为 vend(itemNamed:) 方法会传递出它抛出的任何错误，在你的代码中调用此方法的地方，必须要么直接处理这些错误——使用 do-catch 语句，try? 或 try!；要么继续将这些错误传递下去。例如下面例子中，buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 同样是一个 throwing 函数，任何由 vend(itemNamed:) 方法抛出的错误会一直被传递到 buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 函数被调用的地方。

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let favoriteSnacks = [
    "Alice": "Chips",
    "Bob": "Licorice",
    "Eve": "Pretzels",
]
func buyFavoriteSnack(person: String, vendingMachine: VendingMachine) throws {
    let snackName = favoriteSnacks[person] ?? "Candy Bar"
    try vendingMachine.vend(itemNamed: snackName)
}

上例中，buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 函数会查找某人最喜欢的零食，并通过调用 vend(itemNamed:) 方法来尝试为他们购买。因为 vend(itemNamed:) 方法能抛出错误，所以在调用的它时候在它前面加了 try 关键字。

throwing 构造器能像 throwing 函数一样传递错误。例如下面代码中的 PurchasedSnack 构造器在构造过程中调用了 throwing 函数，并且通过传递到它的调用者来处理这些错误。

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struct PurchasedSnack {
    let name: String
    init(name: String, vendingMachine: VendingMachine) throws {
        try vendingMachine.vend(itemNamed: name)
        self.name = name
    }
}

用 Do-Catch 处理错误

你可以使用一个 do-catch 语句运行一段闭包代码来处理错误。如果在 do 子句中的代码抛出了一个错误，这个错误会与 catch 子句做匹配，从而决定哪条子句能处理它。

下面是 do-catch 语句的一般形式：

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do {
    try expression
    statements
} catch pattern 1 {
    statements
} catch pattern 2 where condition {
    statements
} catch {
    statements
}

在 catch 后面写一个匹配模式来表明这个子句能处理什么样的错误。如果一条 catch 子句没有指定匹配模式，那么这条子句可以匹配任何错误，并且把错误绑定到一个名字为 error 的局部常量。关于模式匹配的更多信息请参考 模式。

举例来说，下面的代码处理了 VendingMachineError 枚举类型的全部三种情况：

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var vendingMachine = VendingMachine()
vendingMachine.coinsDeposited = 8
do {
    try buyFavoriteSnack(person: "Alice", vendingMachine: vendingMachine)
    print("Success! Yum.")
} catch VendingMachineError.invalidSelection {
    print("Invalid Selection.")
} catch VendingMachineError.outOfStock {
    print("Out of Stock.")
} catch VendingMachineError.insufficientFunds(let coinsNeeded) {
    print("Insufficient funds. Please insert an additional \(coinsNeeded) coins.")
} catch {
    print("Unexpected error: \(error).")
}
// 打印“Insufficient funds. Please insert an additional 2 coins.”

上面的例子中，buyFavoriteSnack(person:vendingMachine:) 函数在一个 try 表达式中被调用，是因为它能抛出错误。如果错误被抛出，相应的执行会马上转移到 catch 子句中，并判断这个错误是否要被继续传递下去。如果错误没有被匹配，它会被最后一个 catch 语句捕获，并赋值给一个 error 常量。如果没有错误被抛出，do 子句中余下的语句就会被执行。

catch 子句不必将 do 子句中的代码所抛出的每一个可能的错误都作处理。如果所有 catch 子句都未处理错误，错误就会传递到周围的作用域。然而，错误还是必须要被某个周围的作用域处理的。在不会抛出错误的函数中，必须用 do-catch 语句处理错误。而能够抛出错误的函数既可以使用 do-catch 语句处理，也可以让调用方来处理错误。如果错误传递到了顶层作用域却依然没有被处理，你会得到一个运行时错误。

以下面的代码为例，不是 VendingMachineError 中申明的错误会在调用函数的地方被捕获：

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func nourish(with item: String) throws {
    do {
        try vendingMachine.vend(itemNamed: item)
    } catch is VendingMachineError {
        print("Invalid selection, out of stock, or not enough money.")
    }
}

do {
    try nourish(with: "Beet-Flavored Chips")
} catch {
    print("Unexpected non-vending-machine-related error: \(error)")
}
// 打印“Invalid selection, out of stock, or not enough money.”

如果 vend(itemNamed:) 抛出的是一个 VendingMachineError 类型的错误，nourish(with:) 会打印一条消息，否则 nourish(with:) 会将错误抛给它的调用方。这个错误之后会被通用的 catch 语句捕获。

将错误转换成可选值

可以使用 try? 通过将错误转换成一个可选值来处理错误。如果是在计算 try? 表达式时抛出错误，该表达式的结果就为 nil。例如，在下面的代码中，x 和 y 有着相同的数值和等价的含义：

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func someThrowingFunction() throws -> Int {
    // ...
}

let x = try? someThrowingFunction()

let y: Int?
do {
    y = try someThrowingFunction()
} catch {
    y = nil
}

如果 someThrowingFunction() 抛出一个错误，x 和 y 的值是 nil。否则 x 和 y 的值就是该函数的返回值。注意，无论 someThrowingFunction() 的返回值类型是什么类型，x 和 y 都是这个类型的可选类型。例子中此函数返回一个整型，所以 x 和 y 是可选整型。

如果你想对所有的错误都采用同样的方式来处理，用 try? 就可以让你写出简洁的错误处理代码。例如，下面的代码用几种方式来获取数据，如果所有方式都失败了则返回 nil。

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func fetchData() -> Data? {
    if let data = try? fetchDataFromDisk() { return data }
    if let data = try? fetchDataFromServer() { return data }
    return nil
}

禁用错误传递

有时你知道某个 throwing 函数实际上在运行时是不会抛出错误的，在这种情况下，你可以在表达式前面写 try! 来禁用错误传递，这会把调用包装在一个不会有错误抛出的运行时断言中。如果真的抛出了错误，你会得到一个运行时错误。

例如，下面的代码使用了 loadImage(atPath:) 函数，该函数从给定的路径加载图片资源，如果图片无法载入则抛出一个错误。在这种情况下，因为图片是和应用绑定的，运行时不会有错误抛出，所以适合禁用错误传递。

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let photo = try! loadImage(atPath: "./Resources/John Appleseed.jpg")

指定清理操作

你可以使用 defer 语句在即将离开当前代码块时执行一系列语句。该语句让你能执行一些必要的清理工作，不管是以何种方式离开当前代码块的——无论是由于抛出错误而离开，或是由于诸如 return、break 的语句。例如，你可以用 defer 语句来确保文件描述符得以关闭，以及手动分配的内存得以释放。

defer 语句将代码的执行延迟到当前的作用域退出之前。该语句由 defer 关键字和要被延迟执行的语句组成。延迟执行的语句不能包含任何控制转移语句，例如 break、return 语句，或是抛出一个错误。延迟执行的操作会按照它们声明的顺序从后往前执行——也就是说，第一条 defer 语句中的代码最后才执行，第二条 defer 语句中的代码倒数第二个执行，以此类推。最后一条语句会第一个执行。

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func processFile(filename: String) throws {
    if exists(filename) {
        let file = open(filename)
        defer {
            close(file)
        }
        while let line = try file.readline() {
            // 处理文件。
        }
        // close(file) 会在这里被调用，即作用域的最后。
    }
}

上面的代码使用一条 defer 语句来确保 open(_:) 函数有一个相应的对 close(_:) 函数的调用。

注意

即使没有涉及到错误处理的代码，你也可以使用 defer 语句。

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可选链式调用

可选链式调用是一种可以在当前值可能为 nil 的可选值上请求和调用属性、方法及下标的方法。如果可选值有值，那么调用就会成功；如果可选值是 nil，那么调用将返回 nil。多个调用可以连接在一起形成一个调用链，如果其中任何一个节点为 nil，整个调用链都会失败，即返回 nil。

注意

Swift 的可选链式调用和 Objective-C 中向 nil 发送消息有些相像，但是 Swift 的可选链式调用可以应用于任意类型，并且能检查调用是否成功。

使用可选链式调用代替强制展开

通过在想调用的属性、方法，或下标的可选值后面放一个问号（?），可以定义一个可选链。这一点很像在可选值后面放一个叹号（!）来强制展开它的值。它们的主要区别在于当可选值为空时可选链式调用只会调用失败，然而强制展开将会触发运行时错误。

为了反映可选链式调用可以在空值（nil）上调用的事实，不论这个调用的属性、方法及下标返回的值是不是可选值，它的返回结果都是一个可选值。你可以利用这个返回值来判断你的可选链式调用是否调用成功，如果调用有返回值则说明调用成功，返回 nil 则说明调用失败。

这里需要特别指出，可选链式调用的返回结果与原本的返回结果具有相同的类型，但是被包装成了一个可选值。例如，使用可选链式调用访问属性，当可选链式调用成功时，如果属性原本的返回结果是 Int 类型，则会变为 Int? 类型。

下面几段代码将解释可选链式调用和强制展开的不同。

首先定义两个类 Person 和 Residence：

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class Person {
    var residence: Residence?
}

class Residence {
    var numberOfRooms = 1
}

Residence 有一个 Int 类型的属性 numberOfRooms，其默认值为 1。Person 具有一个可选的 residence 属性，其类型为 Residence?。

假如你创建了一个新的 Person 实例，它的 residence 属性由于是可选类型而将被初始化为 nil，在下面的代码中，john 有一个值为 nil 的 residence 属性：

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let john = Person()

如果使用叹号（!）强制展开获得这个 john 的 residence 属性中的 numberOfRooms 值，会触发运行时错误，因为这时 residence 没有可以展开的值：

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let roomCount = john.residence!.numberOfRooms
// 这会引发运行时错误

john.residence 为非 nil 值的时候，上面的调用会成功，并且把 roomCount 设置为 Int 类型的房间数量。正如上面提到的，当 residence 为 nil 的时候，上面这段代码会触发运行时错误。

可选链式调用提供了另一种访问 numberOfRooms 的方式，使用问号（?）来替代原来的叹号（!）：

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if let roomCount = john.residence?.numberOfRooms {
    print("John's residence has \(roomCount) room(s).")
} else {
    print("Unable to retrieve the number of rooms.")
}
// 打印“Unable to retrieve the number of rooms.”

在 residence 后面添加问号之后，Swift 就会在 residence 不为 nil 的情况下访问 numberOfRooms。

因为访问 numberOfRooms 有可能失败，可选链式调用会返回 Int? 类型，或称为“可选的 Int”。如上例所示，当 residence 为 nil 的时候，可选的 Int 将会为 nil，表明无法访问 numberOfRooms。访问成功时，可选的 Int 值会通过可选绑定展开，并赋值给非可选类型的 roomCount 常量。

要注意的是，即使 numberOfRooms 是非可选的 Int 时，这一点也成立。只要使用可选链式调用就意味着 numberOfRooms 会返回一个 Int? 而不是 Int。

可以将一个 Residence 的实例赋给 john.residence，这样它就不再是 nil 了：

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john.residence = Residence()

john.residence 现在包含一个实际的 Residence 实例，而不再是 nil。如果你试图使用先前的可选链式调用访问 numberOfRooms，它现在将返回值为 1 的 Int? 类型的值：

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if let roomCount = john.residence?.numberOfRooms {
    print("John's residence has \(roomCount) room(s).")
} else {
    print("Unable to retrieve the number of rooms.")
}
// 打印“John's residence has 1 room(s).”

为可选链式调用定义模型类

通过使用可选链式调用可以调用多层属性、方法和下标。这样可以在复杂的模型中向下访问各种子属性，并且判断能否访问子属性的属性、方法和下标。

下面这段代码定义了四个模型类，这些例子包括多层可选链式调用。为了方便说明，在 Person 和 Residence 的基础上增加了 Room 类和 Address 类，以及相关的属性、方法以及下标。

Person 类的定义基本保持不变：

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class Person {
    var residence: Residence?
}

Residence 类比之前复杂些，增加了一个名为 rooms 的变量属性，该属性被初始化为 [Room] 类型的空数组：

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class Residence {
    var rooms = [Room]()
    var numberOfRooms: Int {
        return rooms.count
    }
    subscript(i: Int) -> Room {
        get {
            return rooms[i]
        }
        set {
            rooms[i] = newValue
        }
    }
    func printNumberOfRooms() {
        print("The number of rooms is \(numberOfRooms)")
    }
    var address: Address?
}

现在 Residence 有了一个存储 Room 实例的数组，numberOfRooms 属性被实现为计算型属性，而不是存储型属性。numberOfRooms 属性简单地返回 rooms 数组的 count 属性的值。

Residence 还提供了访问 rooms 数组的快捷方式，即提供可读写的下标来访问 rooms 数组中指定位置的元素。

此外，Residence 还提供了 printNumberOfRooms 方法，这个方法的作用是打印 numberOfRooms 的值。

最后，Residence 还定义了一个可选属性 address，其类型为 Address?。Address 类的定义在下面会说明。

Room 类是一个简单类，其实例被存储在 rooms 数组中。该类只包含一个属性 name，以及一个用于将该属性设置为适当的房间名的初始化函数：

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class Room {
    let name: String
    init(name: String) { self.name = name }
}

最后一个类是 Address，这个类有三个 String? 类型的可选属性。buildingName 以及 buildingNumber 属性分别表示大厦的名称和号码，第三个属性 street 表示大厦所在街道的名称：

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class Address {
    var buildingName: String?
    var buildingNumber: String?
    var street: String?
    func buildingIdentifier() -> String? {
        if buildingName != nil {
            return buildingName
        } else if let buildingNumber = buildingNumber, let street = street {
            return "\(buildingNumber) \(street)"
        } else {
            return nil
        }
    }
}

Address 类提供了 buildingIdentifier() 方法，返回值为 String?。 如果 buildingName 有值则返回 buildingName。或者，如果 buildingNumber 和 street 均有值，则返回两者拼接得到的字符串。否则，返回 nil。

通过可选链式调用访问属性

正如 使用可选链式调用代替强制展开 中所述，可以通过可选链式调用在一个可选值上访问它的属性，并判断访问是否成功。

使用前面定义过的类，创建一个 Person 实例，然后像之前一样，尝试访问 numberOfRooms 属性：

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let john = Person()
if let roomCount = john.residence?.numberOfRooms {
    print("John's residence has \(roomCount) room(s).")
} else {
    print("Unable to retrieve the number of rooms.")
}
// 打印“Unable to retrieve the number of rooms.”

因为 john.residence 为 nil，所以这个可选链式调用依旧会像先前一样失败。

还可以通过可选链式调用来设置属性值：

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let someAddress = Address()
someAddress.buildingNumber = "29"
someAddress.street = "Acacia Road"
john.residence?.address = someAddress

在这个例子中，通过 john.residence 来设定 address 属性也会失败，因为 john.residence 当前为 nil。

上面代码中的赋值过程是可选链式调用的一部分，这意味着可选链式调用失败时，等号右侧的代码不会被执行。对于上面的代码来说，很难验证这一点，因为像这样赋值一个常量没有任何副作用。下面的代码完成了同样的事情，但是它使用一个函数来创建 Address 实例，然后将该实例返回用于赋值。该函数会在返回前打印“Function was called”，这使你能验证等号右侧的代码是否被执行。

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func createAddress() -> Address {
    print("Function was called.")

    let someAddress = Address()
    someAddress.buildingNumber = "29"
    someAddress.street = "Acacia Road"

    return someAddress
}
john.residence?.address = createAddress()

没有任何打印消息，可以看出 createAddress() 函数并未被执行。

通过可选链式调用来调用方法

可以通过可选链式调用来调用方法，并判断是否调用成功，即使这个方法没有返回值。

Residence 类中的 printNumberOfRooms() 方法打印当前的 numberOfRooms 值，如下所示：

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func printNumberOfRooms() {
    print("The number of rooms is \(numberOfRooms)")
}

这个方法没有返回值。然而，没有返回值的方法具有隐式的返回类型 Void，如 无返回值函数 中所述。这意味着没有返回值的方法也会返回 ()，或者说空的元组。

如果在可选值上通过可选链式调用来调用这个方法，该方法的返回类型会是 Void?，而不是 Void，因为通过可选链式调用得到的返回值都是可选的。这样我们就可以使用 if 语句来判断能否成功调用 printNumberOfRooms() 方法，即使方法本身没有定义返回值。通过判断返回值是否为 nil 可以判断调用是否成功：

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if john.residence?.printNumberOfRooms() != nil {
    print("It was possible to print the number of rooms.")
} else {
    print("It was not possible to print the number of rooms.")
}
// 打印“It was not possible to print the number of rooms.”

同样的，可以据此判断通过可选链式调用为属性赋值是否成功。在上面的 通过可选链式调用访问属性 的例子中，我们尝试给 john.residence 中的 address 属性赋值，即使 residence 为 nil。通过可选链式调用给属性赋值会返回 Void?，通过判断返回值是否为 nil 就可以知道赋值是否成功：

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if (john.residence?.address = someAddress) != nil {
    print("It was possible to set the address.")
} else {
    print("It was not possible to set the address.")
}
// 打印“It was not possible to set the address.”

通过可选链式调用访问下标

通过可选链式调用，我们可以在一个可选值上访问下标，并且判断下标调用是否成功。

注意

通过可选链式调用访问可选值的下标时，应该将问号放在下标方括号的前面而不是后面。可选链式调用的问号一般直接跟在可选表达式的后面。

下面这个例子用下标访问 john.residence 属性存储的 Residence 实例的 rooms 数组中的第一个房间的名称，因为 john.residence 为 nil，所以下标调用失败了：

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if let firstRoomName = john.residence?[0].name {
    print("The first room name is \(firstRoomName).")
} else {
    print("Unable to retrieve the first room name.")
}
// 打印“Unable to retrieve the first room name.”

在这个例子中，问号直接放在 john.residence 的后面，并且在方括号的前面，因为 john.residence 是可选值。

类似的，可以通过下标，用可选链式调用来赋值：

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john.residence?[0] = Room(name: "Bathroom")

这次赋值同样会失败，因为 residence 目前是 nil。

如果你创建一个 Residence 实例，并为其 rooms 数组添加一些 Room 实例，然后将 Residence 实例赋值给 john.residence，那就可以通过可选链和下标来访问数组中的元素：

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let johnsHouse = Residence()
johnsHouse.rooms.append(Room(name: "Living Room"))
johnsHouse.rooms.append(Room(name: "Kitchen"))
john.residence = johnsHouse

if let firstRoomName = john.residence?[0].name {
    print("The first room name is \(firstRoomName).")
} else {
    print("Unable to retrieve the first room name.")
}
// 打印“The first room name is Living Room.”

访问可选类型的下标

如果下标返回可选类型值，比如 Swift 中 Dictionary 类型的键的下标，可以在下标的结尾括号后面放一个问号来在其可选返回值上进行可选链式调用：

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var testScores = ["Dave": [86, 82, 84], "Bev": [79, 94, 81]]
testScores["Dave"]?[0] = 91
testScores["Bev"]?[0] += 1
testScores["Brian"]?[0] = 72
// "Dave" 数组现在是 [91, 82, 84]，"Bev" 数组现在是 [80, 94, 81]

上面的例子中定义了一个 testScores 数组，包含了两个键值对，分别把 String 类型的键映射到一个 Int 值的数组。这个例子用可选链式调用把 "Dave" 数组中第一个元素设为 91，把 "Bev" 数组的第一个元素 +1，然后尝试把 "Brian" 数组中的第一个元素设为 72。前两个调用成功，因为 testScores 字典中包含 "Dave" 和 "Bev" 这两个键。但是 testScores 字典中没有 "Brian" 这个键，所以第三个调用失败。

连接多层可选链式调用

可以通过连接多个可选链式调用在更深的模型层级中访问属性、方法以及下标。然而，多层可选链式调用不会增加返回值的可选层级。

也就是说：

• 如果你访问的值不是可选的，可选链式调用将会返回可选值。
• 如果你访问的值就是可选的，可选链式调用不会让可选返回值变得“更可选”。

因此：

• 通过可选链式调用访问一个 Int 值，将会返回 Int?，无论使用了多少层可选链式调用。
• 类似的，通过可选链式调用访问 Int? 值，依旧会返回 Int? 值，并不会返回 Int??。

下面的例子尝试访问 john 中的 residence 属性中的 address 属性中的 street 属性。这里使用了两层可选链式调用，residence 以及 address 都是可选值：

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if let johnsStreet = john.residence?.address?.street {
    print("John's street name is \(johnsStreet).")
} else {
    print("Unable to retrieve the address.")
}
// 打印“Unable to retrieve the address.”

john.residence 现在包含一个有效的 Residence 实例。然而，john.residence.address 的值当前为 nil。因此，调用 john.residence?.address?.street 会失败。

需要注意的是，上面的例子中，street 的属性为 String?。john.residence?.address?.street 的返回值也依然是 String?，即使已经使用了两层可选链式调用。

如果为 john.residence.address 赋值一个 Address 实例，并且为 address 中的 street 属性设置一个有效值，我们就能过通过可选链式调用来访问 street 属性：

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let johnsAddress = Address()
johnsAddress.buildingName = "The Larches"
johnsAddress.street = "Laurel Street"
john.residence?.address = johnsAddress

if let johnsStreet = john.residence?.address?.street {
    print("John's street name is \(johnsStreet).")
} else {
    print("Unable to retrieve the address.")
}
// 打印“John's street name is Laurel Street.”

在上面的例子中，因为 john.residence 包含一个有效的 Address 实例，所以对 john.residence 的 address 属性赋值将会成功。

在方法的可选返回值上进行可选链式调用

上面的例子展示了如何在一个可选值上通过可选链式调用来获取它的属性值。我们还可以在一个可选值上通过可选链式调用来调用方法，并且可以根据需要继续在方法的可选返回值上进行可选链式调用。

在下面的例子中，通过可选链式调用来调用 Address 的 buildingIdentifier() 方法。这个方法返回 String? 类型的值。如上所述，通过可选链式调用来调用该方法，最终的返回值依旧会是 String? 类型：

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if let buildingIdentifier = john.residence?.address?.buildingIdentifier() {
    print("John's building identifier is \(buildingIdentifier).")
}
// 打印“John's building identifier is The Larches.”

如果要在该方法的返回值上进行可选链式调用，在方法的圆括号后面加上问号即可：

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if let beginsWithThe =
    john.residence?.address?.buildingIdentifier()?.hasPrefix("The") {
        if beginsWithThe {
            print("John's building identifier begins with \"The\".")
        } else {
            print("John's building identifier does not begin with \"The\".")
        }
}
// 打印“John's building identifier begins with "The".”

注意

在上面的例子中，在方法的圆括号后面加上问号是因为你要在 buildingIdentifier() 方法的可选返回值上进行可选链式调用，而不是 buildingIdentifier() 方法本身。

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析构过程

析构器只适用于类类型，当一个类的实例被释放之前，析构器会被立即调用。析构器用关键字 deinit 来标示，类似于构造器要用 init 来标示。

析构过程原理

Swift 会自动释放不再需要的实例以释放资源。如 自动引用计数 章节中所讲述，Swift 通过自动引用计数（ARC) 处理实例的内存管理。通常当你的实例被释放时不需要手动地去清理。但是，当使用自己的资源时，你可能需要进行一些额外的清理。例如，如果创建了一个自定义的类来打开一个文件，并写入一些数据，你可能需要在类实例被释放之前手动去关闭该文件。

在类的定义中，每个类最多只能有一个析构器，而且析构器不带任何参数和圆括号，如下所示：

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deinit {
    // 执行析构过程
}

析构器是在实例释放发生前被自动调用的。你不能主动调用析构器。子类继承了父类的析构器，并且在子类析构器实现的最后，父类的析构器会被自动调用。即使子类没有提供自己的析构器，父类的析构器也同样会被调用。

因为直到实例的析构器被调用后，实例才会被释放，所以析构器可以访问实例的所有属性，并且可以根据那些属性可以修改它的行为（比如查找一个需要被关闭的文件）。

析构器实践

这是一个析构器实践的例子。这个例子描述了一个简单的游戏，这里定义了两种新类型，分别是 Bank 和 Player。Bank 类管理一种虚拟硬币，确保流通的硬币数量永远不可能超过 10,000。在游戏中有且只能有一个 Bank 存在，因此 Bank 用类来实现，并使用类型属性和类型方法来存储和管理其当前状态。

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class Bank {
    static var coinsInBank = 10_000
    static func distribute(coins numberOfCoinsRequested: Int) -> Int {
        let numberOfCoinsToVend = min(numberOfCoinsRequested, coinsInBank)
        coinsInBank -= numberOfCoinsToVend
        return numberOfCoinsToVend
    }
    static func receive(coins: Int) {
        coinsInBank += coins
    }
}

Bank 使用 coinsInBank 属性来跟踪它当前拥有的硬币数量。Bank 还提供了两个方法，distribute(coins:) 和 receive(coins:)，分别用来处理硬币的分发和收集。

distribute(coins:) 方法在 Bank 对象分发硬币之前检查是否有足够的硬币。如果硬币不足，Bank 对象会返回一个比请求时小的数字（如果 Bank 对象中没有硬币了就返回 0）。此方法返回一个整型值，表示提供的硬币的实际数量。

receive(coins:) 方法只是将 Bank 实例接收到的硬币数目加回硬币存储中。

Player 类描述了游戏中的一个玩家。每一个玩家在任意时间都有一定数量的硬币存储在他们的钱包中。这通过玩家的 coinsInPurse 属性来表示：

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class Player {
    var coinsInPurse: Int
    init(coins: Int) {
        coinsInPurse = Bank.distribute(coins: coins)
    }
    func win(coins: Int) {
        coinsInPurse += Bank.distribute(coins: coins)
    }
    deinit {
        Bank.receive(coins: coinsInPurse)
    }
}

每个 Player 实例在初始化的过程中，都从 Bank 对象获取指定数量的硬币。如果没有足够的硬币可用，Player 实例可能会收到比指定数量少的硬币。

Player 类定义了一个 win(coins:) 方法，该方法从 Bank 对象获取一定数量的硬币，并把它们添加到玩家的钱包。Player 类还实现了一个析构器，这个析构器在 Player 实例释放前被调用。在这里，析构器的作用只是将玩家的所有硬币都返还给 Bank 对象：

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var playerOne: Player? = Player(coins: 100)
print("A new player has joined the game with \(playerOne!.coinsInPurse) coins")
// 打印“A new player has joined the game with 100 coins”
print("There are now \(Bank.coinsInBank) coins left in the bank")
// 打印“There are now 9900 coins left in the bank”

创建一个 Player 实例的时候，会向 Bank 对象申请得到 100 个硬币，前提是有足够的硬币可用。这个 Player 实例存储在一个名为 playerOne 的可选类型的变量中。这里使用了一个可选类型的变量，是因为玩家可以随时离开游戏，设置为可选使你可以追踪玩家当前是否在游戏中。

因为 playerOne 是可选的，所以在访问其 coinsInPurse 属性来打印钱包中的硬币数量和调用 win(coins:) 方法时，使用感叹号（!）强制解包：

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playerOne!.win(coins: 2_000)
print("PlayerOne won 2000 coins & now has \(playerOne!.coinsInPurse) coins")
// 打印“PlayerOne won 2000 coins & now has 2100 coins”
print("The bank now only has \(Bank.coinsInBank) coins left")
// 打印“The bank now only has 7900 coins left”

在这里，玩家已经赢得了 2,000 枚硬币，所以玩家的钱包中现在有 2,100 枚硬币，而 Bank 对象只剩余 7,900 枚硬币。

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playerOne = nil
print("PlayerOne has left the game")
// 打印“PlayerOne has left the game”
print("The bank now has \(Bank.coinsInBank) coins")
// 打印“The bank now has 10000 coins”

玩家现在已经离开了游戏。这通过将可选类型的 playerOne 变量设置为 nil 来表示，意味着“没有 Player 实例”。当这一切发生时，playerOne 变量对 Player 实例的引用被破坏了。没有其它属性或者变量引用 Player 实例，因此该实例会被释放，以便回收内存。在这之前，该实例的析构器被自动调用，玩家的硬币被返还给银行。

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构造过程

构造过程是使用类、结构体或枚举类型的实例之前的准备过程。在新实例使用前有个过程是必须的，它包括设置实例中每个存储属性的初始值和执行其他必须的设置或构造过程。

你要通过定义构造器来实现构造过程，它就像用来创建特定类型新实例的特殊方法。与 Objective-C 中的构造器不同，Swift 的构造器没有返回值。它们的主要任务是保证某种类型的新实例在第一次使用前完成正确的初始化。

类的实例也可以通过实现析构器来执行它释放之前自定义的清理工作。想了解更多关于析构器的内容，请参 考 析构过程。

存储属性的初始赋值

类和结构体在创建实例时，必须为所有存储型属性设置合适的初始值。存储型属性的值不能处于一个未知的状态。

你可以在构造器中为存储型属性设置初始值，也可以在定义属性时分配默认值。以下小节将详细介绍这两种方法。

注意

当你为存储型属性分配默认值或者在构造器中为设置初始值时，它们的值是被直接设置的，不会触发任何属性观察者。

构造器

构造器在创建某个特定类型的新实例时被调用。它的最简形式类似于一个不带任何形参的实例方法，以关键字 init 命名：

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init() {
    // 在此处执行构造过程
}

下面例子中定义了一个用来保存华氏温度的结构体 Fahrenheit，它拥有一个 Double 类型的存储型属性 temperature：

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struct Fahrenheit {
    var temperature: Double
    init() {
        temperature = 32.0
    }
}
var f = Fahrenheit()
print("The default temperature is \(f.temperature)° Fahrenheit")
// 打印“The default temperature is 32.0° Fahrenheit”

这个结构体定义了一个不带形参的构造器 init，并在里面将存储型属性 temperature 的值初始化为 32.0（华氏温度下水的冰点）。

默认属性值

如前所述，你可以在构造器中为存储型属性设置初始值。同样，你也可以在属性声明时为其设置默认值。

注意

如果一个属性总是使用相同的初始值，那么为其设置一个默认值比每次都在构造器中赋值要好。两种方法的最终结果是一样的，只不过使用默认值让属性的初始化和声明结合得更紧密。它能让你的构造器更简洁、更清晰，且能通过默认值自动推导出属性的类型；同时，它也能让你充分利用默认构造器、构造器继承等特性，后续章节将讲到。

你可以通过在属性声明时为 temperature 提供默认值来使用更简单的方式定义结构体 Fahrenheit ：

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struct Fahrenheit {
    var temperature = 32.0
}

自定义构造过程

你可以通过输入形参和可选属性类型来自定义构造过程，也可以在构造过程中分配常量属性。这些都将在后面章节中提到。

形参的构造过程

自定义构造过程时，可以在定义中提供构造形参，指定其值的类型和名字。构造形参的功能和语法跟函数和方法的形参相同。

下面例子中定义了一个用来保存摄氏温度的结构体 Celsius。它定义了两个不同的构造器：init(fromFahrenheit:) 和 init(fromKelvin:)，二者分别通过接受不同温标下的温度值来创建新的实例：

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struct Celsius {
    var temperatureInCelsius: Double
    init(fromFahrenheit fahrenheit: Double) {
        temperatureInCelsius = (fahrenheit - 32.0) / 1.8
    }
    init(fromKelvin kelvin: Double) {
        temperatureInCelsius = kelvin - 273.15
    }
}

let boilingPointOfWater = Celsius(fromFahrenheit: 212.0)
// boilingPointOfWater.temperatureInCelsius 是 100.0
let freezingPointOfWater = Celsius(fromKelvin: 273.15)
// freezingPointOfWater.temperatureInCelsius 是 0.0

第一个构造器拥有一个构造形参，其实参标签为 fromFahrenheit，形参命名为 fahrenheit；第二个构造器也拥有一个构造形参，其实参标签为 fromKelvin，形参命名为 kelvin。这两个构造器都将单一的实参转换成摄氏温度值，并保存在属性 temperatureInCelsius 中。

形参命名和实参标签

跟函数和方法形参相同，构造形参可以同时使用在构造器里使用的形参命名和一个外部调用构造器时使用的实参标签。

然而，构造器并不像函数和方法那样在括号前有一个可辨别的方法名。因此在调用构造器时，主要通过构造器中形参命名和类型来确定应该被调用的构造器。正因如此，如果你在定义构造器时没有提供实参标签，Swift 会为构造器的每个形参自动生成一个实参标签。

以下例子中定义了一个结构体 Color，它包含了三个常量：red、green 和 blue。这些属性可以存储 0.0 到 1.0 之间的值，用来表明颜色中红、绿、蓝成分的含量。

Color 提供了一个构造器，为红蓝绿提供三个合适 Double 类型的形参命名。Color 也提供了第二个构造器，它只包含名为 white 的 Double 类型的形参，它为三个颜色的属性提供相同的值。

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struct Color {
    let red, green, blue: Double
    init(red: Double, green: Double, blue: Double) {
        self.red   = red
        self.green = green
        self.blue  = blue
    }
    init(white: Double) {
        red   = white
        green = white
        blue  = white
    }
}

两种构造器都能通过为每一个构造器形参提供命名值来创建一个新的 Color 实例：

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let magenta = Color(red: 1.0, green: 0.0, blue: 1.0)
let halfGray = Color(white: 0.5)

注意，如果不通过实参标签传值，这个构造器是没法调用的。如果构造器定义了某个实参标签，就必须使用它，忽略它将导致编译期错误：

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let veryGreen = Color(0.0, 1.0, 0.0)
// 报编译期错误-需要实参标签

不带实参标签的构造器形参

如果你不希望构造器的某个形参使用实参标签，可以使用下划线（_）来代替显式的实参标签来重写默认行为。

下面是之前 形参的构造过程 中 Celsius 例子的扩展，多了一个用已经的摄氏表示的 Double 类型值来创建新的 Celsius 实例的额外构造器：

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struct Celsius {
    var temperatureInCelsius: Double
    init(fromFahrenheit fahrenheit: Double) {
        temperatureInCelsius = (fahrenheit - 32.0) / 1.8
    }
    init(fromKelvin kelvin: Double) {
        temperatureInCelsius = kelvin - 273.15
    }
    init(_ celsius: Double){
        temperatureInCelsius = celsius
    }
}

let bodyTemperature = Celsius(37.0)
// bodyTemperature.temperatureInCelsius 为 37.0

构造器调用 Celsius(37.0) 意图明确，不需要实参标签。因此适合使用 init(_ celsius: Double) 这样的构造器，从而可以通过提供未命名的 Double 值来调用构造器。

可选属性类型

如果你自定义的类型有一个逻辑上允许值为空的存储型属性——无论是因为它无法在初始化时赋值，还是因为它在之后某个时机可以赋值为空——都需要将它声明为 可选类型。可选类型的属性将自动初始化为 nil，表示这个属性是特意在构造过程设置为空。

下面例子中定义了类 SurveyQuestion，它包含一个可选 String 属性 response：

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class SurveyQuestion {
    var text: String
    var response: String?
    init(text: String) {
        self.text = text
    }
    func ask() {
        print(text)
    }
}

let cheeseQuestion = SurveyQuestion(text: "Do you like cheese?")
cheeseQuestion.ask()
// 打印“Do you like cheese?”
cheeseQuestion.response = "Yes, I do like cheese."

调查问题的答案在询问前是无法确定的，因此我们将属性 response 声明为 String? 类型，或者说是 “可选类型 String“。当 SurveyQuestion 的实例初始化时，它将自动赋值为 nil，表明“暂时还没有字符“。

构造过程中常量属性的赋值

你可以在构造过程中的任意时间点给常量属性赋值，只要在构造过程结束时它设置成确定的值。一旦常量属性被赋值，它将永远不可更改。

注意

对于类的实例来说，它的常量属性只能在定义它的类的构造过程中修改；不能在子类中修改。

你可以修改上面的 SurveyQuestion 示例，用常量属性替代变量属性 text，表示问题内容 text 在 SurveyQuestion 的实例被创建之后不会再被修改。尽管 text 属性现在是常量，我们仍然可以在类的构造器中设置它的值：

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class SurveyQuestion {
    let text: String
    var response: String?
    init(text: String) {
        self.text = text
    }
    func ask() {
        print(text)
    }
}
let beetsQuestion = SurveyQuestion(text: "How about beets?")
beetsQuestion.ask()
// 打印“How about beets?”
beetsQuestion.response = "I also like beets. (But not with cheese.)"

默认构造器

如果结构体或类为所有属性提供了默认值，又没有提供任何自定义的构造器，那么 Swift 会给这些结构体或类提供一个默认构造器。这个默认构造器将简单地创建一个所有属性值都设置为它们默认值的实例。

下面例子中定义了一个类 ShoppingListItem，它封装了购物清单中的某一物品的名字（name）、数量（quantity）和购买状态 purchase state：

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class ShoppingListItem {
    var name: String?
    var quantity = 1
    var purchased = false
}
var item = ShoppingListItem()

由于 ShoppingListItem 类中的所有属性都有默认值，且它是没有父类的基类，它将自动获得一个将为所有属性设置默认值的并创建实例的默认构造器（由于 name 属性是可选 String 类型，它将接收一个默认 nil 的默认值，尽管代码中没有写出这个值）。上面例子中使用默认构造器创造了一个 ShoppingListItem 类的实例（使用 ShoppingListItem() 形式的构造器语法），并将其赋值给变量 item。

结构体的逐一成员构造器

结构体如果没有定义任何自定义构造器，它们将自动获得一个逐一成员构造器（memberwise initializer）。不像默认构造器，即使存储型属性没有默认值，结构体也能会获得逐一成员构造器。

逐一成员构造器是用来初始化结构体新实例里成员属性的快捷方法。新实例的属性初始值可以通过名字传入逐一成员构造器中。

下面例子中定义了一个结构体 Size，它包含两个属性 width 和 height。根据这两个属性默认赋值为 0.0 ，它们的类型被推断出来为 Double。

结构体 Size 自动获得了一个逐一成员构造器 init(width:height:)。你可以用它来创建新的 Size 实例：

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struct Size {
    var width = 0.0, height = 0.0
}
let twoByTwo = Size(width: 2.0, height: 2.0)

当你调用一个逐一成员构造器（memberwise initializer）时，可以省略任何一个有默认值的属性。在上面这个例子中，Size 结构体的 height 和 width 属性各有一个默认值。你可以省略两者或两者之一，对于被省略的属性，构造器会使用默认值。举个例子：

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let zeroByTwo = Size(height: 2.0)
print(zeroByTwo.width, zeroByTwo.height)
// 打印 "0.0 2.0"

let zeroByZero = Size()
print(zeroByZero.width, zeroByZero.height)
// 打印 "0.0 0.0"

值类型的构造器代理

构造器可以通过调用其它构造器来完成实例的部分构造过程。这一过程称为构造器代理，它能避免多个构造器间的代码重复。

构造器代理的实现规则和形式在值类型和类类型中有所不同。值类型（结构体和枚举类型）不支持继承，所以构造器代理的过程相对简单，因为它们只能代理给自己的其它构造器。类则不同，它可以继承自其它类（请参考 继承）。这意味着类有责任保证其所有继承的存储型属性在构造时也能正确的初始化。这些责任将在后续章节 类的继承和构造过程 中介绍。

对于值类型，你可以使用 self.init 在自定义的构造器中引用相同类型中的其它构造器。并且你只能在构造器内部调用 self.init。

请注意，如果你为某个值类型定义了一个自定义的构造器，你将无法访问到默认构造器（如果是结构体，还将无法访问逐一成员构造器）。这种限制避免了在一个更复杂的构造器中做了额外的重要设置，但有人不小心使用自动生成的构造器而导致错误的情况。

注意

假如你希望默认构造器、逐一成员构造器以及你自己的自定义构造器都能用来创建实例，可以将自定义的构造器写到扩展（extension）中，而不是写在值类型的原始定义中。想查看更多内容，请查看 扩展 章节。

下面例子定义一个自定义结构体 Rect，用来代表几何矩形。这个例子需要两个辅助的结构体 Size 和 Point，它们各自为其所有的属性提供了默认初始值 0.0。

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struct Size {
    var width = 0.0, height = 0.0
}

struct Point {
    var x = 0.0, y = 0.0
}

你可以通过以下三种方式为 Rect 创建实例——使用含有默认值的 origin 和 size 属性来初始化；提供指定的 origin 和 size 实例来初始化；提供指定的 center 和 size 来初始化。在下面 Rect 结构体定义中，我们为这三种方式提供了三个自定义的构造器：

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struct Rect {
    var origin = Point()
    var size = Size()
    init() {}

    init(origin: Point, size: Size) {
        self.origin = origin
        self.size = size
    }

    init(center: Point, size: Size) {
        let originX = center.x - (size.width / 2)
        let originY = center.y - (size.height / 2)
        self.init(origin: Point(x: originX, y: originY), size: size)
    }
}

第一个 Rect 构造器 init()，在功能上跟没有自定义构造器时自动获得的默认构造器是一样的。这个构造器是函数体是空的，使用一对大括号 {} 来表示。调用这个构造器将返回一个 Rect 实例，它的 origin 和 size 属性都使用定义时的默认值 Point(x: 0.0, y: 0.0) 和 Size(width: 0.0, height: 0.0)：

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let basicRect = Rect()
// basicRect 的 origin 是 (0.0, 0.0)，size 是 (0.0, 0.0)

第二个 Rect 构造器 init(origin:size:)，在功能上跟结构体在没有自定义构造器时获得的逐一成员构造器是一样的。这个构造器只是简单地将 origin 和 size 的实参值赋给对应的存储型属性：

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let originRect = Rect(origin: Point(x: 2.0, y: 2.0),
    size: Size(width: 5.0, height: 5.0))
// originRect 的 origin 是 (2.0, 2.0)，size 是 (5.0, 5.0)

第三个 Rect 构造器 init(center:size:) 稍微复杂一点。它先通过 center 和 size 的值计算出 origin 的坐标，然后再调用（或者说代理给）init(origin:size:) 构造器来将新的 origin 和 size 值赋值到对应的属性中：

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let centerRect = Rect(center: Point(x: 4.0, y: 4.0),
    size: Size(width: 3.0, height: 3.0))
// centerRect 的 origin 是 (2.5, 2.5)，size 是 (3.0, 3.0)

构造器 init(center:size:) 可以直接将 origin 和 size 的新值赋值到对应的属性中。然而，构造器 init(center:size:) 通过使用提供了相关功能的现有构造器将会更加便捷（而且意图更清晰）。

注意

如果你想用另外一种不需要自己定义 init() 和 init(origin:size:) 的方式来实现这个例子，请参考 扩展。

类的继承和构造过程

类里面的所有存储型属性——包括所有继承自父类的属性——都必须在构造过程中设置初始值。

Swift 为类类型提供了两种构造器来确保实例中所有存储型属性都能获得初始值，它们被称为指定构造器和便利构造器。

指定构造器和便利构造器

指定构造器是类中最主要的构造器。一个指定构造器将初始化类中提供的所有属性，并调用合适的父类构造器让构造过程沿着父类链继续往上进行。

类倾向于拥有极少的指定构造器，普遍的是一个类只拥有一个指定构造器。指定构造器像一个个“漏斗”放在构造过程发生的地方，让构造过程沿着父类链继续往上进行。

每一个类都必须至少拥有一个指定构造器。在某些情况下，许多类通过继承了父类中的指定构造器而满足了这个条件。具体内容请参考后续章节 构造器的自动继承。

便利构造器是类中比较次要的、辅助型的构造器。你可以定义便利构造器来调用同一个类中的指定构造器，并为部分形参提供默认值。你也可以定义便利构造器来创建一个特殊用途或特定输入值的实例。

你应当只在必要的时候为类提供便利构造器，比方说某种情况下通过使用便利构造器来快捷调用某个指定构造器，能够节省更多开发时间并让类的构造过程更清晰明了。

指定构造器和便利构造器的语法

类的指定构造器的写法跟值类型简单构造器一样：

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init(parameters) {
    statements
}

便利构造器也采用相同样式的写法，但需要在 init 关键字之前放置 convenience 关键字，并使用空格将它们俩分开：

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convenience init(parameters) {
    statements
}

类类型的构造器代理

为了简化指定构造器和便利构造器之间的调用关系，Swift 构造器之间的代理调用遵循以下三条规则：

规则 1

指定构造器必须调用其直接父类的的指定构造器。

规则 2

便利构造器必须调用同类中定义的其它构造器。

规则 3

便利构造器最后必须调用指定构造器。

一个更方便记忆的方法是：

• 指定构造器必须总是向上代理
• 便利构造器必须总是横向代理

这些规则可以通过下面图例来说明：

如图所示，父类中包含一个指定构造器和两个便利构造器。其中一个便利构造器调用了另外一个便利构造器，而后者又调用了唯一的指定构造器。这满足了上面提到的规则 2 和 3。这个父类没有自己的父类，所以规则 1 没有用到。

子类中包含两个指定构造器和一个便利构造器。便利构造器必须调用两个指定构造器中的任意一个，因为它只能调用同一个类里的其他构造器。这满足了上面提到的规则 2 和 3。而两个指定构造器必须调用父类中唯一的指定构造器，这满足了规则 1。

注意

这些规则不会影响类的实例如何创建。任何上图中展示的构造器都可以用来创建完全初始化的实例。这些规则只影响类的构造器如何实现。

下面图例中展示了一种涉及四个类的更复杂的类层级结构。它演示了指定构造器是如何在类层级中充当“漏斗”的作用，在类的构造器链上简化了类之间的相互关系。

两段式构造过程

Swift 中类的构造过程包含两个阶段。第一个阶段，类中的每个存储型属性赋一个初始值。当每个存储型属性的初始值被赋值后，第二阶段开始，它给每个类一次机会，在新实例准备使用之前进一步自定义它们的存储型属性。

两段式构造过程的使用让构造过程更安全，同时在整个类层级结构中给予了每个类完全的灵活性。两段式构造过程可以防止属性值在初始化之前被访问，也可以防止属性被另外一个构造器意外地赋予不同的值。

注意

Swift 的两段式构造过程跟 Objective-C 中的构造过程类似。最主要的区别在于阶段 1，Objective-C 给每一个属性赋值 0 或空值（比如说 0 或 nil）。Swift 的构造流程则更加灵活，它允许你设置定制的初始值，并自如应对某些属性不能以 0 或 nil 作为合法默认值的情况。

Swift 编译器将执行 4 种有效的安全检查，以确保两段式构造过程不出错地完成：

安全检查 1

指定构造器必须保证它所在类的所有属性都必须先初始化完成，之后才能将其它构造任务向上代理给父类中的构造器。

如上所述，一个对象的内存只有在其所有存储型属性确定之后才能完全初始化。为了满足这一规则，指定构造器必须保证它所在类的属性在它往上代理之前先完成初始化。

安全检查 2

指定构造器必须在为继承的属性设置新值之前向上代理调用父类构造器。如果没这么做，指定构造器赋予的新值将被父类中的构造器所覆盖。

安全检查 3

便利构造器必须为任意属性（包括所有同类中定义的）赋新值之前代理调用其它构造器。如果没这么做，便利构造器赋予的新值将被该类的指定构造器所覆盖。

安全检查 4

构造器在第一阶段构造完成之前，不能调用任何实例方法，不能读取任何实例属性的值，不能引用 self 作为一个值。

类的实例在第一阶段结束以前并不是完全有效的。只有第一阶段完成后，类的实例才是有效的，才能访问属性和调用方法。

以下是基于上述安全检查的两段式构造过程展示：

阶段 1

• 类的某个指定构造器或便利构造器被调用。
• 完成类的新实例内存的分配，但此时内存还没有被初始化。
• 指定构造器确保其所在类引入的所有存储型属性都已赋初值。存储型属性所属的内存完成初始化。
• 指定构造器切换到父类的构造器，对其存储属性完成相同的任务。
• 这个过程沿着类的继承链一直往上执行，直到到达继承链的最顶部。
• 当到达了继承链最顶部，而且继承链的最后一个类已确保所有的存储型属性都已经赋值，这个实例的内存被认为已经完全初始化。此时阶段 1 完成。

阶段 2

• 从继承链顶部往下，继承链中每个类的指定构造器都有机会进一步自定义实例。构造器此时可以访问 self、修改它的属性并调用实例方法等等。
• 最终，继承链中任意的便利构造器有机会自定义实例和使用 self。

下图展示了在假定的子类和父类之间的构造阶段 1：

在这个例子中，构造过程从对子类中一个便利构造器的调用开始。这个便利构造器此时还不能修改任何属性，它会代理到该类中的指定构造器。

如安全检查 1 所示，指定构造器将确保所有子类的属性都有值。然后它将调用父类的指定构造器，并沿着继承链一直往上完成父类的构造过程。

父类中的指定构造器确保所有父类的属性都有值。由于没有更多的父类需要初始化，也就无需继续向上代理。

一旦父类中所有属性都有了初始值，实例的内存被认为是完全初始化，阶段 1 完成。

以下展示了相同构造过程的阶段 2：

父类中的指定构造器现在有机会进一步自定义实例（尽管这不是必须的）。

一旦父类中的指定构造器完成调用，子类中的指定构造器可以执行更多的自定义操作（这也不是必须的）。

最终，一旦子类的指定构造器完成调用，最开始被调用的便利构造器可以执行更多的自定义操作。

构造器的继承和重写

跟 Objective-C 中的子类不同，Swift 中的子类默认情况下不会继承父类的构造器。Swift 的这种机制可以防止一个父类的简单构造器被一个更精细的子类继承，而在用来创建子类时的新实例时没有完全或错误被初始化。

注意

父类的构造器仅会在安全和适当的某些情况下被继承。具体内容请参考后续章节 构造器的自动继承。

假如你希望自定义的子类中能提供一个或多个跟父类相同的构造器，你可以在子类中提供这些构造器的自定义实现。

当你在编写一个和父类中指定构造器相匹配的子类构造器时，你实际上是在重写父类的这个指定构造器。因此，你必须在定义子类构造器时带上 override 修饰符。即使你重写的是系统自动提供的默认构造器，也需要带上 override 修饰符，具体内容请参考 默认构造器。

正如重写属性，方法或者是下标，override 修饰符会让编译器去检查父类中是否有相匹配的指定构造器，并验证构造器参数是否被按预想中被指定。

注意

当你重写一个父类的指定构造器时，你总是需要写 override 修饰符，即使是为了实现子类的便利构造器。

相反，如果你编写了一个和父类便利构造器相匹配的子类构造器，由于子类不能直接调用父类的便利构造器（每个规则都在上文 类的构造器代理规则 有所描述），因此，严格意义上来讲，你的子类并未对一个父类构造器提供重写。最后的结果就是，你在子类中“重写”一个父类便利构造器时，不需要加 override 修饰符。

在下面的例子中定义了一个叫 Vehicle 的基类。基类中声明了一个存储型属性 numberOfWheels，它是默认值为 Int 类型的 0。numberOfWheels 属性用在一个描述车辆特征 String 类型为 descrpiption 的计算型属性中：

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class Vehicle {
    var numberOfWheels = 0
    var description: String {
        return "\(numberOfWheels) wheel(s)"
    }
}

Vehicle 类只为存储型属性提供默认值，也没有提供自定义构造器。因此，它会自动获得一个默认构造器，具体内容请参考 默认构造器。默认构造器（如果有的话）总是类中的指定构造器，可以用于创建 numberOfWheels 为 0 的 Vehicle 实例：

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let vehicle = Vehicle()
print("Vehicle: \(vehicle.description)")
// Vehicle: 0 wheel(s)

下面例子中定义了一个 Vehicle 的子类 Bicycle：

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class Bicycle: Vehicle {
    override init() {
        super.init()
        numberOfWheels = 2
    }
}

子类 Bicycle 定义了一个自定义指定构造器 init()。这个指定构造器和父类的指定构造器相匹配，所以 Bicycle 中这个版本的构造器需要带上 override 修饰符。

Bicycle 的构造器 init() 以调用 super.init() 方法开始，这个方法的作用是调用 Bicycle 的父类 Vehicle 的默认构造器。这样可以确保 Bicycle 在修改属性之前，它所继承的属性 numberOfWheels 能被 Vehicle 类初始化。在调用 super.init() 之后，属性 numberOfWheels 的原值被新值 2 替换。

如果你创建一个 Bicycle 实例，你可以调用继承的 description 计算型属性去查看属性 numberOfWheels 是否有改变：

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let bicycle = Bicycle()
print("Bicycle: \(bicycle.description)")
// 打印“Bicycle: 2 wheel(s)”

如果子类的构造器没有在阶段 2 过程中做自定义操作，并且父类有一个无参数的自定义构造器。你可以在所有父类的存储属性赋值之后省略 super.init() 的调用。

这个例子定义了另一个 Vehicle 的子类 Hoverboard ，只设置它的 color 属性。这个构造器依赖隐式调用父类的构造器来完成，而不是显示调用 super.init()。

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class Hoverboard: Vehicle {
    var color: String
    init(color: String) {
        self.color = color
        // super.init() 在这里被隐式调用
    }
    override var description: String {
        return "\(super.description) in a beautiful \(color)"
    }
}

Hoverboard 的实例用 Vehicle 构造器里默认的轮子数量。

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let hoverboard = Hoverboard(color: "silver")
print("Hoverboard: \(hoverboard.description)")
// Hoverboard: 0 wheel(s) in a beautiful silver

注意

子类可以在构造过程修改继承来的变量属性，但是不能修改继承来的常量属性。

构造器的自动继承

如上所述，子类在默认情况下不会继承父类的构造器。但是如果满足特定条件，父类构造器是可以被自动继承的。事实上，这意味着对于许多常见场景你不必重写父类的构造器，并且可以在安全的情况下以最小的代价继承父类的构造器。

假设你为子类中引入的所有新属性都提供了默认值，以下 2 个规则将适用：

规则 1

如果子类没有定义任何指定构造器，它将自动继承父类所有的指定构造器。

规则 2

如果子类提供了所有父类指定构造器的实现——无论是通过规则 1 继承过来的，还是提供了自定义实现——它将自动继承父类所有的便利构造器。

即使你在子类中添加了更多的便利构造器，这两条规则仍然适用。

注意

子类可以将父类的指定构造器实现为便利构造器来满足规则 2。

指定构造器和便利构造器实践

接下来的例子将在实践中展示指定构造器、便利构造器以及构造器的自动继承。这个例子定义了包含三个类 Food、RecipeIngredient 以及 ShoppingListItem 的层级结构，并将演示它们的构造器是如何相互作用的。

类层次中的基类是 Food，它是一个简单的用来封装食物名字的类。Food 类引入了一个叫做 name 的 String 类型的属性，并且提供了两个构造器来创建 Food 实例：

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class Food {
    var name: String
    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    convenience init() {
        self.init(name: "[Unnamed]")
    }
}

下图中展示了 Food 的构造器链：

类类型没有默认的逐一成员构造器，所以 Food 类提供了一个接受单一参数 name 的指定构造器。这个构造器可以使用一个特定的名字来创建新的 Food 实例：

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let namedMeat = Food(name: "Bacon")
// namedMeat 的名字是 "Bacon"

Food 类中的构造器 init(name: String) 被定义为一个指定构造器，因为它能确保 Food 实例的所有存储型属性都被初始化。Food 类没有父类，所以 init(name: String) 构造器不需要调用 super.init() 来完成构造过程。

Food 类同样提供了一个没有参数的便利构造器 init()。这个 init() 构造器为新食物提供了一个默认的占位名字，通过横向代理到指定构造器 init(name: String) 并给参数 name 赋值为 [Unnamed] 来实现：

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let mysteryMeat = Food()
// mysteryMeat 的名字是 [Unnamed]

层级中的第二个类是 Food 的子类 RecipeIngredient。RecipeIngredient 类用来表示食谱中的一项原料。它引入了 Int 类型的属性 quantity（以及从 Food 继承过来的 name 属性），并且定义了两个构造器来创建 RecipeIngredient 实例：

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class RecipeIngredient: Food {
    var quantity: Int
    init(name: String, quantity: Int) {
        self.quantity = quantity
        super.init(name: name)
    }
    override convenience init(name: String) {
        self.init(name: name, quantity: 1)
    }
}

下图中展示了 RecipeIngredient 类的构造器链：

RecipeIngredient 类拥有一个指定构造器 init(name: String, quantity: Int)，它可以用来填充 RecipeIngredient 实例的所有属性值。这个构造器一开始先将传入的 quantity 实参赋值给 quantity 属性，这个属性也是唯一在 RecipeIngredient 中新引入的属性。随后，构造器向上代理到父类 Food 的 init(name: String)。这个过程满足 两段式构造过程 中的安全检查 1。

RecipeIngredient 也定义了一个便利构造器 init(name: String)，它只通过 name 来创建 RecipeIngredient 的实例。这个便利构造器假设任意 RecipeIngredient 实例的 quantity 为 1，所以不需要显式的质量即可创建出实例。这个便利构造器的定义可以更加方便和快捷地创建实例，并且避免了创建多个 quantity 为 1 的 RecipeIngredient 实例时的代码重复。这个便利构造器只是简单地横向代理到类中的指定构造器，并为 quantity 参数传递 1。

RecipeIngredient 的便利构造器 init(name: String) 使用了跟 Food 中指定构造器 init(name: String) 相同的形参。由于这个便利构造器重写了父类的指定构造器 init(name: String)，因此必须在前面使用 override 修饰符（参见 构造器的继承和重写）。

尽管 RecipeIngredient 将父类的指定构造器重写为了便利构造器，但是它依然提供了父类的所有指定构造器的实现。因此，RecipeIngredient 会自动继承父类的所有便利构造器。

在这个例子中，RecipeIngredient 的父类是 Food，它有一个便利构造器 init()。这个便利构造器会被 RecipeIngredient 继承。这个继承版本的 init() 在功能上跟 Food 提供的版本是一样的，只是它会代理到 RecipeIngredient 版本的 init(name: String) 而不是 Food 提供的版本。

所有的这三种构造器都可以用来创建新的 RecipeIngredient 实例：

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let oneMysteryItem = RecipeIngredient()
let oneBacon = RecipeIngredient(name: "Bacon")
let sixEggs = RecipeIngredient(name: "Eggs", quantity: 6)

类层级中第三个也是最后一个类是 RecipeIngredient 的子类，叫做 ShoppingListItem。这个类构建了购物单中出现的某一种食谱原料。

购物单中的每一项总是从未购买状态开始的。为了呈现这一事实，ShoppingListItem 引入了一个 Boolean（布尔类型） 的属性 purchased，它的默认值是 false。ShoppingListItem 还添加了一个计算型属性 description，它提供了关于 ShoppingListItem 实例的一些文字描述：

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class ShoppingListItem: RecipeIngredient {
    var purchased = false
    var description: String {
        var output = "\(quantity) x \(name)"
        output += purchased ? " ✔" : " ✘"
        return output
    }
}

注意

ShoppingListItem 没有定义构造器来为 purchased 提供初始值，因为添加到购物单的物品的初始状态总是未购买。

因为它为自己引入的所有属性都提供了默认值，并且自己没有定义任何构造器，ShoppingListItem 将自动继承所有父类中的指定构造器和便利构造器。

下图展示了这三个类的构造器链：

你可以使用三个继承来的构造器来创建 ShoppingListItem 的新实例：

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var breakfastList = [
    ShoppingListItem(),
    ShoppingListItem(name: "Bacon"),
    ShoppingListItem(name: "Eggs", quantity: 6),
]
breakfastList[0].name = "Orange juice"
breakfastList[0].purchased = true
for item in breakfastList {
    print(item.description)
}
// 1 x orange juice ✔
// 1 x bacon ✘
// 6 x eggs ✘

如上所述，例子中通过字面量方式创建了一个数组 breakfastList，它包含了三个 ShoppingListItem 实例，因此数组的类型也能被自动推导为 [ShoppingListItem]。在数组创建完之后，数组中第一个 ShoppingListItem 实例的名字从 [Unnamed] 更改为 Orange juice，并标记状态为已购买。打印数组中每个元素的描述显示了它们都已按照预期被赋值。

可失败构造器

有时，定义一个构造器可失败的类，结构体或者枚举是很有用的。这里所指的“失败” 指的是，如给构造器传入无效的形参，或缺少某种所需的外部资源，又或是不满足某种必要的条件等。

为了妥善处理这种构造过程中可能会失败的情况。你可以在一个类，结构体或是枚举类型的定义中，添加一个或多个可失败构造器。其语法为在 init 关键字后面添加问号（init?）。

注意

可失败构造器的参数名和参数类型，不能与其它非可失败构造器的参数名，及其参数类型相同。

可失败构造器会创建一个类型为自身类型的可选类型的对象。你通过 return nil 语句来表明可失败构造器在何种情况下应该 “失败”。

注意

严格来说，构造器都不支持返回值。因为构造器本身的作用，只是为了确保对象能被正确构造。因此你只是用 return nil 表明可失败构造器构造失败，而不要用关键字 return 来表明构造成功。

例如，实现针对数字类型转换的可失败构造器。确保数字类型之间的转换能保持精确的值，使用这个 init(exactly:) 构造器。如果类型转换不能保持值不变，则这个构造器构造失败。

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let wholeNumber: Double = 12345.0
let pi = 3.14159

if let valueMaintained = Int(exactly: wholeNumber) {
    print("\(wholeNumber) conversion to Int maintains value of \(valueMaintained)")
}
// 打印“12345.0 conversion to Int maintains value of 12345”

let valueChanged = Int(exactly: pi)
// valueChanged 是 Int? 类型，不是 Int 类型

if valueChanged == nil {
    print("\(pi) conversion to Int does not maintain value")
}
// 打印“3.14159 conversion to Int does not maintain value”

下例中，定义了一个名为 Animal 的结构体，其中有一个名为 species 的 String 类型的常量属性。同时该结构体还定义了一个接受一个名为 species 的 String 类型形参的可失败构造器。这个可失败构造器检查传入的species 值是否为一个空字符串。如果为空字符串，则构造失败。否则，species 属性被赋值，构造成功。

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struct Animal {
    let species: String
    init?(species: String) {
        if species.isEmpty {
            return nil
        }
        self.species = species
    }
}

你可以通过该可失败构造器来尝试构建一个 Animal 的实例，并检查构造过程是否成功：

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let someCreature = Animal(species: "Giraffe")
// someCreature 的类型是 Animal? 而不是 Animal

if let giraffe = someCreature {
    print("An animal was initialized with a species of \(giraffe.species)")
}
// 打印“An animal was initialized with a species of Giraffe”

如果你给该可失败构造器传入一个空字符串到形参 species，则会导致构造失败：

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let anonymousCreature = Animal(species: "")
// anonymousCreature 的类型是 Animal?, 而不是 Animal

if anonymousCreature == nil {
    print("The anonymous creature could not be initialized")
}
// 打印“The anonymous creature could not be initialized”

注意

检查空字符串的值（如 ""，而不是 "Giraffe" ）和检查值为 nil 的可选类型的字符串是两个完全不同的概念。上例中的空字符串（""）其实是一个有效的，非可选类型的字符串。这里我们之所以让 Animal 的可失败构造器构造失败，只是因为对于 Animal 这个类的 species 属性来说，它更适合有一个具体的值，而不是空字符串。

枚举类型的可失败构造器

你可以通过一个带一个或多个形参的可失败构造器来获取枚举类型中特定的枚举成员。如果提供的形参无法匹配任何枚举成员，则构造失败。

下例中，定义了一个名为 TemperatureUnit 的枚举类型。其中包含了三个可能的枚举状态（Kelvin、Celsius 和 Fahrenheit），以及一个根据表示温度单位的 Character 值找出合适的枚举成员的可失败构造器：

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enum TemperatureUnit {
    case Kelvin, Celsius, Fahrenheit
    init?(symbol: Character) {
        switch symbol {
        case "K":
            self = .Kelvin
        case "C":
            self = .Celsius
        case "F":
            self = .Fahrenheit
        default:
            return nil
        }
    }
}

你可以利用该可失败构造器在三个枚举成员中选择合适的枚举成员，当形参不能和任何枚举成员相匹配时，则构造失败：

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let fahrenheitUnit = TemperatureUnit(symbol: "F")
if fahrenheitUnit != nil {
    print("This is a defined temperature unit, so initialization succeeded.")
}
// 打印“This is a defined temperature unit, so initialization succeeded.”

let unknownUnit = TemperatureUnit(symbol: "X")
if unknownUnit == nil {
    print("This is not a defined temperature unit, so initialization failed.")
}
// 打印“This is not a defined temperature unit, so initialization failed.”

带原始值的枚举类型的可失败构造器

带原始值的枚举类型会自带一个可失败构造器 init?(rawValue:)，该可失败构造器有一个合适的原始值类型的 rawValue 形参，选择找到的相匹配的枚举成员，找不到则构造失败。

因此上面的 TemperatureUnit 的例子可以用原始值类型的 Character 和进阶的 init?(rawValue:) 构造器重写为：

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enum TemperatureUnit: Character {
    case Kelvin = "K", Celsius = "C", Fahrenheit = "F"
}

let fahrenheitUnit = TemperatureUnit(rawValue: "F")
if fahrenheitUnit != nil {
    print("This is a defined temperature unit, so initialization succeeded.")
}
// 打印“This is a defined temperature unit, so initialization succeeded.”

let unknownUnit = TemperatureUnit(rawValue: "X")
if unknownUnit == nil {
    print("This is not a defined temperature unit, so initialization failed.")
}
// 打印“This is not a defined temperature unit, so initialization failed.”

构造失败的传递

类、结构体、枚举的可失败构造器可以横向代理到它们自己其他的可失败构造器。类似的，子类的可失败构造器也能向上代理到父类的可失败构造器。

无论是向上代理还是横向代理，如果你代理到的其他可失败构造器触发构造失败，整个构造过程将立即终止，接下来的任何构造代码不会再被执行。

注意

可失败构造器也可以代理到其它的不可失败构造器。通过这种方式，你可以增加一个可能的失败状态到现有的构造过程中。

下面这个例子，定义了一个名为 CartItem 的 Product 类的子类。这个类建立了一个在线购物车中的物品的模型，它有一个名为 quantity 的常量存储型属性，并确保该属性的值至少为 1：

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class Product {
    let name: String
    init?(name: String) {
        if name.isEmpty { return nil }
        self.name = name
    }
}

class CartItem: Product {
    let quantity: Int
    init?(name: String, quantity: Int) {
        if quantity < 1 { return nil }
        self.quantity = quantity
        super.init(name: name)
    }
}

CartItem 可失败构造器首先验证接收的 quantity 值是否大于等于 1 。倘若 quantity 值无效，则立即终止整个构造过程，返回失败结果，且不再执行余下代码。同样地，Product 的可失败构造器首先检查 name 值，假如 name 值为空字符串，则构造器立即执行失败。

如果你通过传入一个非空字符串 name 以及一个值大于等于 1 的 quantity 来创建一个 CartItem 实例，那么构造方法能够成功被执行：

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if let twoSocks = CartItem(name: "sock", quantity: 2) {
    print("Item: \(twoSocks.name), quantity: \(twoSocks.quantity)")
}
// 打印“Item: sock, quantity: 2”

倘若你以一个值为 0 的 quantity 来创建一个 CartItem 实例，那么将导致 CartItem 构造器失败：

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if let zeroShirts = CartItem(name: "shirt", quantity: 0) {
    print("Item: \(zeroShirts.name), quantity: \(zeroShirts.quantity)")
} else {
    print("Unable to initialize zero shirts")
}
// 打印“Unable to initialize zero shirts”

同样地，如果你尝试传入一个值为空字符串的 name 来创建一个 CartItem 实例，那么将导致父类 Product 的构造过程失败：

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if let oneUnnamed = CartItem(name: "", quantity: 1) {
    print("Item: \(oneUnnamed.name), quantity: \(oneUnnamed.quantity)")
} else {
    print("Unable to initialize one unnamed product")
}
// 打印“Unable to initialize one unnamed product”

重写一个可失败构造器

如同其它的构造器，你可以在子类中重写父类的可失败构造器。或者你也可以用子类的非可失败构造器重写一个父类的可失败构造器。这使你可以定义一个不会构造失败的子类，即使父类的构造器允许构造失败。

注意，当你用子类的非可失败构造器重写父类的可失败构造器时，向上代理到父类的可失败构造器的唯一方式是对父类的可失败构造器的返回值进行强制解包。

注意

你可以用非可失败构造器重写可失败构造器，但反过来却不行。

下例定义了一个名为 Document 的类。这个类模拟一个文档并可以用 name 属性来构造，属性的值必须为一个非空字符串或 nil，但不能是一个空字符串：

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class Document {
    var name: String?
    // 该构造器创建了一个 name 属性的值为 nil 的 document 实例
    init() {}
    // 该构造器创建了一个 name 属性的值为非空字符串的 document 实例
    init?(name: String) {
        if name.isEmpty { return nil }
        self.name = name
    }
}

下面这个例子，定义了一个 Document 类的子类 AutomaticallyNamedDocument。这个子类重写了所有父类引入的指定构造器。这些重写确保了无论是使用 init() 构造器，还是使用 init(name:) 构造器，在没有名字或者形参传入空字符串时，生成的实例中的 name 属性总有初始值 "[Untitled]"：

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