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可空類型Nullable<T>用法詳解_C#教程

作者：Sweet-Tang ? 更新時間： 2022-04-25 編程語言

一、簡介

眾所周知，值類型變量不能null，這也是為什么它們被稱為值類型。但是，在實際的開發(fā)過程中，也需要值為null的一些場景。例如以下場景：

場景1：您從數(shù)據(jù)庫表中檢索可空的整數(shù)數(shù)據(jù)列，數(shù)據(jù)庫中的null值沒有辦法將此值分配給C#中Int32類型；

場景2：您在UI綁定屬性，但是某些值類型的字段不是必須錄入的（例如在人員管理中的死亡日期）；

場景3：在Java中，java.Util.Date是一個引用類型，因此可以將此類型的字段設(shè)置為null。但是，在CLR中，System.DateTime是一個值類型，DateTime 變量不能null。如果使用Java編寫的應(yīng)用程序要將日期/時間傳達給在CLR上運行的Web服務(wù)，如果Java應(yīng)用程序發(fā)送是null， CLR中沒有供對應(yīng)的類型；

場景4：在函數(shù)中傳遞值類型時，如果參數(shù)的值無法提供并且不想傳遞，可以使用默認值。但有時默認值并不是最佳的選擇，因為默認值實際也傳遞了一個默認的參數(shù)值，邏輯需要特殊的處理；

場景5：當(dāng)從xml或json反序列化數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)源中缺少某個值類型屬性的值，這種情況很不方便處理。

當(dāng)然，我們?nèi)粘９ぷ髦羞€有很多類似的情況。

為了擺脫這些情況，Microsoft在CLR中增加了可為空值類型的概念。為了更清楚理解這一點，我們看一下System.Nullable類型的邏輯定義：

 namespace System
 {
     [Serializable]
     public struct Nullable where T : struct 
     {
         private bool hasValue;
         internal T value;
  
         public Nullable(T value) {
             this.value = value; 
             this.hasValue = true;
         }
 
         public bool HasValue { 
             get {
                 return hasValue; 
             } 
         }
  
         public T Value { 
             get {
                 if (!HasValue) { 
                     ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException(ExceptionResource.InvalidOperation_NoValue); 
                 }
                 return value; 
             }
         }
 
         public T GetValueOrDefault() { 
             return value;
         } 
 
         public T GetValueOrDefault(T defaultValue) {
             return HasValue ? value : defaultValue;
         } 
 
         public override bool Equals(object other) { 
             if (!HasValue) return other == null; 
             if (other == null) return false;
             return value.Equals(other); 
         }
 
         public override int GetHashCode() {
             return HasValue ? value.GetHashCode() : 0; 
         }
  
         public override string ToString() { 
             return HasValue ? value.ToString() : "";
         } 
 
         public static implicit operator Nullable(T value) {
             return new Nullable(value);
         } 
 
         public static explicit operator T(Nullable value) { 
             return value.Value; 
         }
     }
 }

從上面的定義可以總結(jié)如下幾點：

  • Nullable 類型也是一個值類型；
  • Nullable 類型包含一個Value屬性用于表示基礎(chǔ)值，還包括一個Boolean類型的HasValue屬性用于表示該值是否為null?；
  • Nullable 是一個輕量級的值類型。Nullable類型的實例占用內(nèi)存的大小等于一個值類型與一個Boolean類型占用內(nèi)存大小之和；
  • Nullable 的泛型參數(shù)T必須是值類型。您只能將Nullable類型與值類型結(jié)合使用，您也可以使用用戶定義的值類型。

二、語法和用法

使用Nullable類型，只需指定一個其它值類型的泛型參數(shù)T。

示例：

    Nullable i = 1;
    Nullable j = null;
    Nullable> k; //這是一個錯誤語法，編譯會報錯。

CLR還提供了一種簡寫的方式。

     int? i = 1;
     int? j = null;

可以通過 Value 屬性來獲取基礎(chǔ)類型的值。如下所示，如果不為null，則將返回實際的值，否則將拋出InvalidOperationException異常；您可以在調(diào)用Value屬性的時，需要檢查是否為null。

     Nullable i = 1;
     Nullable j = null;
 
     Console.WriteLine(i.HasValue);
     //輸出結(jié)果：True
 
     Console.WriteLine(i.Value);
     //輸出結(jié)果：1
 
     Console.WriteLine(j.HasValue);
     //輸出結(jié)果：False
 
     Console.WriteLine(j.Value);
     //拋異常： System.InvalidOperationException

三、類型的轉(zhuǎn)換和運算

C#還支持簡單的語法來使用Nullable類型。它還支持Nullable實例的隱式轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換。如下示例演示：

     // 從System.Int32隱式轉(zhuǎn)換為Nullable 
     int? i = 5;
 
     // 從'null'隱式轉(zhuǎn)換為Nullable 
     int? j = null;
 
     // 從Nullable到Int32的顯式轉(zhuǎn)換
     int k = (int)i;
 
     // 基礎(chǔ)類型之間的轉(zhuǎn)換
     Double? x = 5; // 從Int到Nullable 的隱式轉(zhuǎn)換
     Double? y = j; // 從Nullable 隱式轉(zhuǎn)換Nullable

對Nullable 類型使用操作符，與包含的基礎(chǔ)類型使用方法相同。

  • 一元運算符（++、--、 - 等），如果Nullable類型值是null時，返回null；
  • 二元運算符（+、-、*、/、％、^等）任何操作數(shù)是null，返回null；
  • 對于==運算符，如果兩個操作數(shù)都是null，則表達式計算結(jié)果為true，如果任何一個操作數(shù)是null，則表達式計算結(jié)果為false；如果兩者都不為null，它照常比較。
  • 對于關(guān)系運算符（>、<、>=、<=），如果任何一個操作數(shù)是null，則運算結(jié)果是false，如果操作數(shù)都不為null，則比較該值。

見下面的例子：

     int? i = 5;
     int? j = null;
 
     // 一元運算符
     i++; // i = 6 
     j = -j; // j = null
 
     // 二元運算符
     i = i + 3; // i = 9 
     j = j * 3; // j = null;
 
     // 等號運算符（==、!=）
     var r = i == null; //r = false
     r = j == null; //r = true
     r = i != j; //r = true
 
     // 比較運算符（<、>、<=、>=）
     r = i > j; //r = false
 
     i = null;
     r = i >= j; //r = false，注意，i=null、j=null，但是>=返回的結(jié)果是false

Nullable也可以像引用類型一樣，支持三元操作符。

     // 如果雇員的年齡返回null（出生日期可能未輸入），請設(shè)置值0. 
     int age = employee.Age ?? 0;
 
     // 在聚合函數(shù)中使用三元操作符。
     int?[] numbers = {};
     int total = numbers.Sum() ?? 0;

四、裝箱與拆箱

我們已經(jīng)知道了Nullable是一個值類型，現(xiàn)在我們再來聊一聊它的裝箱與拆箱。

CLR采用一個特殊的規(guī)則來處理Nullable類型的裝箱與拆箱。當(dāng)一個Nullable類型的實例裝箱時，CLR會檢查實例的HasValue屬性：如果是true，則將實例Value屬性的值進行裝箱后返回結(jié)果；如果返回false，則直接返回null，不做任何的處理。

在拆箱處理時，與裝箱處反。CLR會檢查拆箱的對象是否為null，如果是直接創(chuàng)建一個新的實例 new Nullable()，如果不為null，則將對象拆箱為類型T，然后創(chuàng)建一個新實例 new Nullable(t)。?

     int? n = null;
     object o = n; //不會進行裝箱操作，直接返回null值
 
     Console.WriteLine("o is null = {0}", object.ReferenceEquals(o, null));
     //輸出結(jié)果：o is null = True
 
 
     n = 5;
     o = n; //o引用一個已裝箱的Int32
 
     Console.WriteLine("o's type = {0}", o.GetType());
     //輸出結(jié)果：o's type = System.Int32
 
     o = 5;
 
     //將Int32類型拆箱為Nullable類型
     int? a = (Int32?)o; // a = 5 
     //將Int32類型拆箱為Int32類型
     int b = (Int32)o; // b = 5
 
     // 創(chuàng)建一個初始化為null
     o = null;
     // 將null變?yōu)镹ullable類型
     a = (Int32?)o; // a = null 
     b = (Int32)o; // 拋出異常：NullReferenceException

五、GetType()方法

當(dāng)調(diào)用Nullable類型的GetType()方法時，CLR實際返回類型的是泛型參數(shù)的類型。因此，您可能無法區(qū)分Nullable實例上是一個Int32類型還是Nullable。見下面的例子：

     int? i = 10;
     Console.WriteLine(i.GetType());
     //輸出結(jié)果是：System.Int32
     
     i = null;
     Console.WriteLine(i.GetType()); //NullReferenceException

原因分析：

這是因為調(diào)用GetType()方法時，已經(jīng)將當(dāng)前實例進行了裝箱，根據(jù)上一部分裝箱與拆箱的內(nèi)容，這里實際上調(diào)用的是Int32類型的GetType()方法。

調(diào)用值類型的GetType()方法時，均會產(chǎn)生裝箱，關(guān)于這一點大家可以自己去驗證。

六、ToString()方法

?當(dāng)調(diào)用Nullable類型的ToString()方法時，如果HasValue屬性的值為false，則返回String.Empty，如果該屬性的值為true，則調(diào)用的邏輯是Value.ToString()。?見下面的例子：

     int? i = 10;
     Console.WriteLine(i.ToString());
     //輸出結(jié)果：10
 
     i = null;
     Console.WriteLine(i.ToString() == string.Empty);
     //輸出結(jié)果：True

七、System.Nullable幫助類

?微軟還提供一個同名System.Nullable的靜態(tài)類，包括三個方法：?

 public static class Nullable
 {
     //返回指定的可空類型的基礎(chǔ)類型參數(shù)。
     public static Type GetUnderlyingType(Type nullableType);
 
     //比較兩個相對值 System.Nullable 對象。
     public static int Compare(T? n1, T? n2) where T : struct
 
     //指示兩個指定 System.Nullable 對象是否相等。
     public static bool Equals(T? n1, T? n2) where T : struct
 }

在這里面我們重點說明一下GetUnderlyingType(Type nullableType)方法，另外兩個方法是用來比較值的，大家可以自己研究。

GetUnderlyingType(Type nullableType)方法是用來返回一個可為空類型的基礎(chǔ)類型，如果?nullableType?參數(shù)不是一個封閉的Nullable泛型，則反回null。?

     Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(Nullable)));
     //輸出結(jié)果：System.Int32
 
     Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(Nullable<>)) == null);
     //輸出結(jié)果：True
 
     Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(int)) == null);
     //輸出結(jié)果：True
 
     Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(string)) == null);
     //輸出結(jié)果：True

八、語法糖

微軟對Nullable提供了豐富的語法糖來減少開發(fā)員的工作量，下面是我想到供您參考。

簡寫

    int? i = 5;

    int? j = null;

    var r = i != null;

    var v = (int) i;

    i++;

    i = i + 3;

    r = i != j;

    r = i >= j;

    var k = i + j;

    double? x = 5;

    double? y = j;

編譯后的語句

    int? i = new int?(5);

    int? j = new int?();

    var r = i.HasValue;

    var v = i.Value;

    i = i.HasValue ? new int?(i.GetValueOrDefault() + 1) : new int?();

    i = i.HasValue ? new int?(i.GetValueOrDefault() + 3) : new int?();

    r = i.GetValueOrDefault() != j.GetValueOrDefault() || i.HasValue != j.HasValue;

    r = i.GetValueOrDefault() >= j.GetValueOrDefault() && i.HasValue & j.HasValue;

    int? k = i.HasValue & j.HasValue ? new int?(i.GetValueOrDefault() + j.GetValueOrDefault()) : new int?();

    double? x = new double?((double) 5);

    double? y = j.HasValue ? new double?((double) j.GetValueOrDefault()) : new double?();

原文鏈接：https://www.cnblogs.com/tdfblog/p/Nullable-Types-in-Csharp-Net.html

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