空值安全

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空值安全

在 Kotlin 中，變數是有可能包含 null 值的。當某些內容缺失或尚未設定時，Kotlin 會使用 null 值。 你已經在集合章節看過 Kotlin 傳回 null 值的範例：當你嘗試使用 Map 中不存在的鍵（key）來存取鍵值對時。雖然以這種方式使用 null 值很有用，但如果你的程式碼沒有準備好處理它們，就可能會遇到問題。

為了協助防止程式中出現 null 值的相關問題，Kotlin 具備了空值安全（null safety）機制。空值安全會在編譯期（compile time）而非執行期（run time）偵測 null 值的潛在問題。

空值安全是多項特性的結合，讓你能夠：

• 明確宣告程式中何時允許 null 值。
• 執行 null 檢查。
• 對可能包含 null 值的屬性或函式使用安全呼叫（safe calls）。
• 宣告偵測到 null 值時應採取的動作。

可為 null 的型別

Kotlin 支援可為 null 的型別（nullable types），這讓宣告的型別有可能包含 null 值。預設情況下，型別是不允許接受 null 值的。可為 null 的型別是透過在型別宣告後明確加上 ? 來宣告的。

例如：

fun main() {
    // neverNull 為 String 型別
    var neverNull: String = "This can't be null"

    // 拋出編譯器錯誤
    neverNull = null

    // nullable 為可為 null 的 String 型別
    var nullable: String? = "You can keep a null here"

    // 這樣是可以的
    nullable = null

    // 預設情況下，不接受 null 值
    var inferredNonNull = "The compiler assumes non-nullable"

    // 拋出編譯器錯誤
    inferredNonNull = null

    // notNull 不接受 null 值
    fun strLength(notNull: String): Int {                 
        return notNull.length
    }

    println(strLength(neverNull)) // 18
    println(strLength(nullable))  // 拋出編譯器錯誤
}

length 是 String 類別的一個屬性，包含字串中的字元數量。

執行 null 檢查

你可以在條件運算式中檢查是否存在 null 值。在以下範例中，describeString() 函式包含一個 if 陳述式，檢查 maybeString 是否不為 null 且其 length 是否大於零：

fun describeString(maybeString: String?): String {
    if (maybeString != null && maybeString.length > 0) {
        return "String of length ${maybeString.length}"
    } else {
        return "Empty or null string"
    }
}

fun main() {
    val nullString: String? = null
    println(describeString(nullString))
    // Empty or null string
}

使用安全呼叫

要安全地存取可能包含 null 值的物件屬性，請使用安全呼叫運算子 ?.。如果物件或其存取的屬性之一為 null，安全呼叫運算子會傳回 null。如果你想避免 null 值的出現導致程式碼觸發錯誤，這會非常有用。

在以下範例中，lengthString() 函式使用安全呼叫來傳回字串的長度或 null：

fun lengthString(maybeString: String?): Int? = maybeString?.length

fun main() { 
    val nullString: String? = null
    println(lengthString(nullString))
    // null
}

安全呼叫可以鏈結在一起，這樣如果物件的任何屬性包含 null 值，則會傳回 null 而不會拋出錯誤。例如：

  person.company?.address?.country

安全呼叫運算子也可以用來安全地呼叫擴充函式或成員函式。在這種情況下，會在呼叫函式之前執行 null 檢查。如果檢查偵測到 null 值，則會跳過該呼叫並傳回 null。

在以下範例中，nullString 為 null，因此跳過了 .uppercase() 的調用並傳回 null：

fun main() {
    val nullString: String? = null
    println(nullString?.uppercase())
    // null
}

使用 Elvis 運算子

你可以使用 Elvis 運算子 ?: 來提供偵測到 null 值時要傳回的預設值。

在 Elvis 運算子的左側寫入應檢查是否為 null 值的內容。 在 Elvis 運算子的右側寫入偵測到 null 值時應傳回的內容。

在以下範例中，nullString 為 null，因此存取 length 屬性的安全呼叫會傳回 null 值。結果，Elvis 運算子傳回 0：

fun main() {
    val nullString: String? = null
    println(nullString?.length ?: 0)
    // 0
}

如需更多關於 Kotlin 中空值安全的資訊，請參閱空值安全。

練習

練習

你有一個 employeeById 函式，可以讓你存取公司的員工資料庫。不幸的是，這個函式傳回 Employee? 型別的值，所以結果可能是 null。你的目標是撰寫一個函式，在提供員工的 id 時傳回其薪資（salary），或者如果資料庫中沒有該員工，則傳回 0。

data class Employee (val name: String, var salary: Int)

fun employeeById(id: Int) = when(id) {
    1 -> Employee("Mary", 20)
    2 -> null
    3 -> Employee("John", 21)
    4 -> Employee("Ann", 23)
    else -> null
}

fun salaryById(id: Int) = // 在此處撰寫你的程式碼

fun main() {
    println((1..5).sumOf { id -> salaryById(id) })
}

範例解答

data class Employee (val name: String, var salary: Int)

fun employeeById(id: Int) = when(id) {
    1 -> Employee("Mary", 20)
    2 -> null
    3 -> Employee("John", 21)
    4 -> Employee("Ann", 23)
    else -> null
}

fun salaryById(id: Int) = employeeById(id)?.salary ?: 0

fun main() {
    println((1..5).sumOf { id -> salaryById(id) })
}