仓颉编程语言青少年基础教程：enum（枚举）类型和Option类型

仓颉编程语言青少年基础教程：enum（枚举）类型和Option类型

enum 和 Option 各自解决一类“语义级”问题：

enum 让“取值只在有限集合内”的约束从注释变成编译器强制；

Option 让“值可能不存在”的语义显式化。

enum类型

enum 类型提供了通过列举一个类型的所有可能取值来定义此类型的方式。

定义 enum 时需要把它所有可能的取值一一列出，称这些值为 enum 的构造器（constructor）。

仓颉的枚举（enum）类型，简单说就是：通过把一个类型所有可能的 “选项” 列出来，来定义这个类型。

枚举只能定义在文件的最顶层（不能嵌套在函数或其他类型里）。

枚举的定义

基本语法：

enum <类型名> {

    | <构造器1> [参数]

    | <构造器2> [参数]

    ......

    | ... // 非穷举（non-exhaustive）构造器，只能有一个且在最后

}

说明：用enum关键字开头，后面跟类型名，大括号里列出所有可能的 “选项”（官方叫 “构造器”），选项之间用|隔开。

  •  构造器分无参（如 Red）和有参（如 Red(UInt8)）

  •  支持同名构造器（需参数个数不同）

  •  可包含递归定义（构造器参数使用自身类型）

  •  可添加 ... 作为最后一个构造器（non-exhaustive enum，不可直接匹配）

注意，构造器（constructor）的含义，枚举的 “构造器” = 枚举类型的 “所有可能取值”，和类里的 “构造器（构造函数）” 不是一回事。

基本示例源码：

// 1. 顶层 enum 定义
enum RGBColor {| Red | Green                 // 无参构造器| Blue(UInt8)                 // 有参构造器（亮度值）// 成员函数：打印颜色信息public func describe(): Unit {      // ① 必须显式写出返回类型 Unitmatch (this) {                   // ② match 后面要加括号case Red => println("Red")case Green => println("Green")case Blue(brightness) => println("Blue with brightness: ${brightness}") // ③ 字符串插号语法}}
}// 2. 主函数入口
main(): Int64 {                        let red   = RGBColor.Red            // 全名访问，稳妥let green = RGBColor.Green          //  为避免歧义，统一加类型名let blue  = RGBColor.Blue(150)red.describe()    // 输出：Redgreen.describe()  // 输出：Greenblue.describe()   // 输出：Blue with brightness: 150return 0                        
}

编译运行截图：

使用（创建枚举的实例的）规则

  •  通过 类型名.构造器 或直接用构造器创建实例（无歧义时）

  •  名字冲突时必须加类型名（如与变量 / 函数同名）

例如：

let c1 = Color.Red  // 完整写法

let c2 = Red       // 简写，前提是不跟别的 Red 冲突

如果当前作用域里已经有一个变量叫 Red，那就必须写全名 Color.Red，否则编译器会以为你在用那个变量。

完整示例：

enum Color {| Red| Yellow| Green
}// 模拟变量名冲突
let Red = "字符串变量Red"func message(light: Color): String {match (light) {case Red    => "停！" case Yellow => "注意！"case Green  => "通行！"}
}main() {let light = Yellow     // 可以用 Yellow 或Color.Yellowprintln(message(light))             // 输出：注意！let light2 = Green   // 可以用 Green 或Color.Greenprintln(message(light2))             // 输出：通行！let light3 = Color.Red    // 只能用Color.Red ，不能用Redprintln(message(light3))             // 输出：停！  println(Red) //  输出：字符串变量Red
}

编译运行输出：

注意！
通行！       
停！
字符串变量Red

重要事项说明

1.构造器比较灵活：
(1)可以带参数（带附加信息）
比如想表示 “红色的亮度”，可以给Red加个参数（比如 0-255 的数值）：
enum RGBColor {
| Red(UInt8) | Green(UInt8) | Blue(UInt8)
}
// 比如 Red(255) 就表示“亮度为255的红色”

(2)可以有同名选项，但参数个数必须不同
比如既可以有 “单纯的红色”（不带参数），也可以有 “带亮度的红色”（带参数）：
plaintext
enum RGBColor {
| Red | Green | Blue  // 不带参数的选项
| Red(UInt8) | Green(UInt8) | Blue(UInt8)  // 带参数的同名选项（参数个数不同）
}

(3)可以有一个 “省略号选项”...
加在最后，表示 “还有其他没列出来的选项”（这种枚举叫 non-exhaustive enum）。用的时候不能直接匹配这个...，得用通配符_（比如 “其他所有情况”）：
plaintext
enum T {
| Red | Green | Blue | ...  // 最后一个是省略号，表示还有其他可能
}

2.枚举可以 “自己包含自己”（递归定义）
枚举的选项参数可以是它自己的类型，这在定义复杂结构时很有用。
比如定义一个 “数学表达式” 类型：
•  可以是一个数字（Num）
•  可以是两个表达式相加（Add）
•  可以是两个表达式相减（Sub）
可以这样写：
enum Expr {
| Num(Int64)  // 数字，参数是具体数值（比如Num(5)）
| Add(Expr, Expr)  // 加法，参数是两个表达式（比如Add(Num(2), Num(3))表示2+3）
| Sub(Expr, Expr)  // 减法，同理
}
这样你就能表达 1 + (2 - 3) 这样的嵌套结构。
完整示例源码如下：

// 定义递归枚举：表示数学表达式
enum Expr {| Num(Int64)          // 数字| Add(Expr, Expr)     // 加法| Sub(Expr, Expr)     // 减法
}// 定义一个递归函数：计算Expr表达式的值
func eval(expr: Expr): Int64 {match (expr) {case Num(n) => n  // 如果是数字，直接返回数值case Add(a, b) => eval(a) + eval(b) // 加法：递归计算左右两边再相加case Sub(a, b) => eval(a) - eval(b) // 减法：递归计算左右两边再相减}
}// 构造表达式：1 + (2 - 3)
let nestedExpr = Add(Num(1), // 左边：1Sub(Num(2), Num(3)) // 右边：2 - 3
)main(): Unit {let result = eval(nestedExpr)println(result)   // 输出：0，因为1 + (2-3) = 1 + (-1) = 0
}

3.枚举里可以加 “功能”（函数 / 属性）
可以在枚举里定义函数或属性，但名字不能和选项（构造器）重复。完整示例源码如下：

// 带亮度参数的RGB颜色枚举
enum RGBColor {| Red(UInt8)   // 红色（亮度0-255）| Green(UInt8) // 绿色| Blue(UInt8)  // 蓝色// 成员函数：打印颜色和亮度信息func printInfo() {// 使用this指代当前实例match (this) {case Red(b) => println("红色，亮度：${b}")case Green(b) => println("绿色，亮度：${b}")case Blue(b) => println("蓝色，亮度：${b}")}}// 成员函数：判断是否为高亮度（亮度>127）func checkHighBright(): Bool {match (this) {case Red(b) => return b > 127case Green(b) => return b > 127case Blue(b) => return b > 127}}
}// 程序入口（无需func修饰）
main() {let red = RGBColor.Red(200)let green = RGBColor.Green(50)// 调用枚举成员函数red.printInfo()          // 输出：红色，亮度：200println("红色是否高亮度：${red.checkHighBright()}")  // 输出：红色是否高亮度：truegreen.printInfo()        // 输出：绿色，亮度：50println("绿色是否高亮度：${green.checkHighBright()}")// 输出：绿色是否高亮度：false
}

输出：

红色，亮度：200
红色是否高亮度：true 
绿色，亮度：50       
绿色是否高亮度：false

Option类型

Option 是 enum 的泛型应用，专门处理 “可能为空” 的场景，通过 Some 和 None 避免空指针错误，是仓颉中处理不确定性的常用方式。

Option<T> 类型 —— 一种安全处理“可能无值”情况的机制。Option 类型通过Some（有值）和None（无值）两种状态，让 "值是否存在" 变得显式可控，配合模式匹配、??操作符、?操作符等工具，能安全、简洁地处理各种可能无值的场景，是仓颉中避免空引用错误的重要机制。

Option 类型使用 enum 定义，它包含两个构造器（constructor）：Some 和 None。其中，Some 会携带一个参数，表示有值；None 不带参数，表示无值。当需要表示某个类型可能有值，也可能没有值时，可以选择使用 Option 类型。

Option 是仓颉标准库里内置的泛型枚举，声明如下：

enum Option<T> {
Some(T)   // 表示“有值”，并携带一个 T 类型的数据
None      // 表示“无值”
}

其中，Some() 是仓颉语言中 Option<T> 类型的一个“构造器”（constructor），用来表示“有一个值”。用法示例：

写法                 含义

Some(100)       表示“有一个整数 100”

Some("Hello") 表示“有一个字符串 "Hello"”

Option 类型简洁的写法：

?T 等价于 Option<T>  （官方写为：?Ty 等价于 Option<Ty>。T和Ty都是Type 的缩写，都代表“某个具体的类型”）：

?Int64      等价于 Option<Int64>

?String     等价于 Option<String>

?Bool       等价于 Option<Bool>

例如：

// 完整写法
let a: Option<Int64> = Some(100)  // 有值：100
let b: Option<String> = Some("Hello")  // 有值："Hello"
let c: Option<Int64> = None  // 无值

// 简写形式（?Ty）
let d: ?Int64 = Some(200)  // 等价于Option<Int64>
let e: ?String = None  // 等价于Option<String>

Option 类型的解构使用方式

Option 是一种非常常用的类型，所以仓颉为其提供了多种解构【注】方式，以方便 Option 类型的使用，具体包括：模式匹配、getOrThrow 函数、coalescing 操作符（??），以及问号操作符（?）。

【“解构” 在这里的核心含义是：打破 Option 类型的 “包装”，获取 Some 中包含的具体值，或对 None 进行处理】

1.模式匹配（match 语句）

通过match匹配Some和None，显式处理两种状态。 示例：

//将Option<Int64>转换为字符串（有值则返回值的字符串，无值返回"none"）
func getString(p: ?Int64): String {match (p) {case Some(x) => "数字：${x}"  // 匹配有值状态，x绑定具体值case None => "没有提供数字"     // 匹配无值状态}
}main() {let a = Some(10)let b: ?Int64 = Noneprintln(getString(a))  // 输出：数字：10println(getString(b))  // 输出：没有提供数字
}

2. coalescing 操作符（??）

用于为None提供默认值，语法：e1 ?? e2

  •  若e1是Some(v)，返回v

  •  若e1是None，返回e2（e2需与v同类型）

示例：

main() {let a: ?Int64 = Some(5)let b: ?Int64 = Nonelet r1 = a ?? 0 // a是Some(5)，返回5let r2 = b ?? 0  // b是None，返回默认值0println(r1)  // 输出：5println(r2)  // 输出：0
}

3. 问号操作符（?）

与.、()、[]、{}结合使用，实现对 Option 内部成员的安全访问：

  •  若 Option 是Some(v)，则访问v的成员，结果用Some包装

  •  若 Option 是None，则直接返回None（避免空访问错误）

示例：

a.访问结构体 / 类的成员（. 操作）：

// 定义一个结构体
struct R {public var a: Int64public init(a: Int64) {this.a = a}
}main() {let r = R(100)let x: ?R = Some(r)  // 有值的Optionlet y: ?R = None     // 无值的Optionlet r1 = x?.a  // x是Some(r)，访问r.a，结果为Some(100)let r2 = y?.a  // y是None，直接返回Noneprintln(r1)  // 输出：Some(100)println(r2)  // 输出：None
}

b.多层访问

问号操作符支持链式调用，任意一层为None则整体返回None：

class A {public var b: B = B()  // A包含B类型的b
}class B {public var c: ?C = C()  // B包含Option<C>类型的c（有值）public var c1: ?C = None // B包含Option<C>类型的c1（无值）
}class C {public var d: Int64 = 100  // C包含Int64类型的d
}main() {let a: ?A = Some(A())  // 有值的Option<A>// 多层访问：a?.b.c?.d// a是Some，b存在；c是Some，d存在 → 结果为Some(100)let r1 = a?.b.c?.d// a?.b.c1?.d：c1是None → 结果为Nonelet r2 = a?.b.c1?.dprintln(r1)  // 输出：Some(100)println(r2)  // 输出：None
}

4. getOrThrow 函数

用于直接获取Some中的值，若为None则抛出异常（需配合try-catch处理）：

main() {let a: ?Int64 = Some(8)let b: ?Int64 = None// 获取a的值（成功）let r1 = a.getOrThrow()println(r1)  // 输出：8// 获取b的值（失败，抛出异常）try {let r2 = b.getOrThrow()} catch (e: NoneValueException) {println("捕获异常：b是None")  // 输出：捕获异常：b是None}
}

Option 类型主要用于以下场景：

1.     处理可能为空的返回值：如函数可能返回有效结果或无结果（避免返回 null）

2.     安全的成员访问：通过?操作符避免访问空对象的成员

3.     简化错误处理：用None表示 "无结果" 类错误，替代复杂的错误判断