細說Nullable<T>類型

来源:http://www.cnblogs.com/tdfblog/archive/2017/06/27/Nullable-Types-in-Csharp-Net.html
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一、簡介 眾所周知，值類型變數不能null，這也是為什麼它們被稱為值類型。但是，在實際的開發過程中，也需要值為null的一些場景。例如以下場景： 場景1：您從資料庫表中檢索可空的整數數據列，資料庫中的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，但是某些值類型的欄位 ...


目錄
一、簡介
二、語法和用法
三、類型的轉換和運算
四、裝箱與拆箱
五、GetType()方法
六、ToString()方法
七、System.Nullable幫助類
八、語法糖

 

一、簡介

　　眾所周知，值類型變數不能null，這也是為什麼它們被稱為值類型。但是，在實際的開發過程中，也需要值為null的一些場景。例如以下場景：

　　場景1：您從資料庫表中檢索可空的整數數據列，資料庫中的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，但是某些值類型的欄位不是必須錄入的（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欄位設置為null。但是，在CLR中，System.DateTime是一個值類型，DateTime 變數不能null。如果使用Java編寫的應用程式要將日期/時間傳達給在CLR上運行的Web服務，如果Java應用程式發送是null， CLR中沒有供對應的類型；

　　場景4：在函數中傳遞值類型時，如果參數的值無法提供並且不想傳遞，可以使用預設值。但有時預設值並不是最佳的選擇，因為預設值實際也傳遞了一個預設的參數值，邏輯需要特殊的處理；

　　場景5：當從xml或json反序列化數據時，數據源中缺少某個值類型屬性的值，這種情況很不方便處理。

　　當然，我們日常工作中還有很多類似的情況。

　　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<T>類型的邏輯定義：

 1 namespace System
 2 {
 3     [Serializable]
 4     public struct Nullable<T> where T : struct 
 5     {
 6         private bool hasValue;
 7         internal T value;
 8  
 9         public Nullable(T value) {
10             this.value = value; 
11             this.hasValue = true;
12         }
13 
14         public bool HasValue { 
15             get {
16                 return hasValue; 
17             } 
18         }
19  
20         public T Value { 
21             get {
22                 if (!HasValue) { 
23                     ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException(ExceptionResource.InvalidOperation_NoValue); 
24                 }
25                 return value; 
26             }
27         }
28 
29         public T GetValueOrDefault() { 
30             return value;
31         } 
32 
33         public T GetValueOrDefault(T defaultValue) {
34             return HasValue ? value : defaultValue;
35         } 
36 
37         public override bool Equals(object other) { 
38             if (!HasValue) return other == null; 
39             if (other == null) return false;
40             return value.Equals(other); 
41         }
42 
43         public override int GetHashCode() {
44             return HasValue ? value.GetHashCode() : 0; 
45         }
46  
47         public override string ToString() { 
48             return HasValue ? value.ToString() : "";
49         } 
50 
51         public static implicit operator Nullable<T>(T value) {
52             return new Nullable<T>(value);
53         } 
54 
55         public static explicit operator T(Nullable<T> value) { 
56             return value.Value; 
57         }
58     }
59 }
查看Nullable的定義

　　從上面的定義可以總結如下幾點：

  • Nullable<T> 類型也是一個值類型；
  • Nullable<T> 類型包含一個Value屬性用於表示基礎值，還包括一個Boolean類型的HasValue屬性用於表示該值是否為null ；
  • Nullable<T> 是一個輕量級的值類型。Nullable<T>類型的實例占用記憶體的大小等於一個值類型與一個Boolean類型占用記憶體大小之和；
  • Nullable<T> 的泛型參數T必須是值類型。您只能將Nullable<T>類型與值類型結合使用，您也可以使用用戶定義的值類型。

 

二、語法和用法

　　使用Nullable<T>類型，只需指定一個其它值類型的泛型參數T。

　　示例：　

1     Nullable<int> i = 1;
2     Nullable<int> j = null;
3     Nullable<Nullable<int>> 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。

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

　　可以通過 Value 屬性來獲取基礎類型的值。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；您可以在調用Value屬性的時，需要檢查是否為null。

 1     Nullable<int> i = 1;
 2     Nullable<int> j = null;
 3 
 4     Console.WriteLine(i.HasValue);
 5     //輸出結果：True
 6 
 7     Console.WriteLine(i.Value);
 8     //輸出結果：1
 9 
10     Console.WriteLine(j.HasValue);
11     //輸出結果：False
12 
13     Console.WriteLine(j.Value);
14     //拋異常： System.InvalidOperationException

 

三、類型的轉換和運算

　　C#還支持簡單的語法來使用Nullable<T>類型。它還支持Nullable<T>實例的隱式轉換和轉換。如下示例演示：

 1     // 從System.Int32隱式轉換為Nullable<Int32> 
 2     int? i = 5;
 3 
 4     // 從'null'隱式轉換為Nullable<Int32> 
 5     int? j = null;
 6 
 7     // 從Nullable<Int32>到Int32的顯式轉換
 8     int k = (int)i;
 9 
10     // 基礎類型之間的轉換
11     Double? x = 5; // 從Int到Nullable<Double> 的隱式轉換
12     Double? y = j; // 從Nullable<Int32> 隱式轉換Nullable<Double>

　　對Nullable<T> 類型使用操作符，與包含的基礎類型使用方法相同。

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

　　見下麵的例子：　　

 1     int? i = 5;
 2     int? j = null;
 3 
 4     // 一元運算符
 5     i++; // i = 6 
 6     j = -j; // j = null
 7 
 8     // 二元運算符
 9     i = i + 3; // i = 9 
10     j = j * 3; // j = null;
11 
12     // 等號運算符（==、!=）
13     var r = i == null; //r = false
14     r = j == null; //r = true
15     r = i != j; //r = true
16 
17     // 比較運算符（<、>、<=、>=）
18     r = i > j; //r = false
19 
20     i = null;
21     r = i >= j; //r = false，註意，i=null、j=null，但是>=返回的結果是false

　　Nullable<T>也可以像引用類型一樣，支持三元操作符。

1     // 如果雇員的年齡返回null（出生日期可能未輸入），請設置值0. 
2     int age = employee.Age ?? 0;
3 
4     // 在聚合函數中使用三元操作符。
5     int?[] numbers = {};
6     int total = numbers.Sum() ?? 0;

 

四、裝箱與拆箱

　　我們已經知道了Nullable<T>是一個值類型，現在我們再來聊一聊它的裝箱與拆箱。
　　CLR採用一個特殊的規則來處理Nullable<T>類型的裝箱與拆箱。當一個Nullable<T>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屬性的值進行裝箱後返回結果；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，如果是直接創建一個新的實例 new Nullable<T>()，如果不為null，則將對象拆箱為類型T，然後創建一個新實例 new Nullable<T>(t)。 

 1     int? n = null;
 2     object o = n; //不會進行裝箱操作，直接返回null值
 3 
 4     Console.WriteLine("o is null = {0}", object.ReferenceEquals(o, null));
 5     //輸出結果：o is null = True
 6 
 7 
 8     n = 5;
 9     o = n; //o引用一個已裝箱的Int32
10 
11     Console.WriteLine("o's type = {0}", o.GetType());
12     //輸出結果：o's type = System.Int32
13 
14     o = 5;
15 
16     //將Int32類型拆箱為Nullable<Int32>類型
17     int? a = (Int32?)o; // a = 5 
18     //將Int32類型拆箱為Int32類型
19     int b = (Int32)o; // b = 5
20 
21     // 創建一個初始化為null
22     o = null;
23     // 將null變為Nullable<Int32>類型
24     a = (Int32?)o; // a = null 
25     b = (Int32)o; // 拋出異常：NullReferenceException

 

五、GetType()方法

　　當調用Nullable<T>類型的GetType()方法時，CLR實際返回類型的是泛型參數的類型。因此，您可能無法區分Nullable<Int32>實例上是一個Int32類型還是Nullable<Int32>。見下麵的例子：

1     int? i = 10;
2     Console.WriteLine(i.GetType());
3     //輸出結果是：System.Int32
4     
5     i = null;
6     Console.WriteLine(i.GetType()); //NullReferenceException

　　原因分析：

　　這是因為調用GetType()方法時，已經將當前實例進行了裝箱，根據上一部分裝箱與拆箱的內容，這裡實際上調用的是Int32類型的GetType()方法。

　　調用值類型的GetType()方法時，均會產生裝箱，關於這一點大家可以自己去驗證。

 

六、ToString()方法

 　　當調用Nullable<T>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，則調用的邏輯是Value.ToString()。 見下麵的例子：

1     int? i = 10;
2     Console.WriteLine(i.ToString());
3     //輸出結果：10
4 
5     i = null;
6     Console.WriteLine(i.ToString() == string.Empty);
7     //輸出結果：True

 

七、System.Nullable幫助類

 　　微軟還提供一個同名System.Nullable的靜態類，包括三個方法： 

 1 public static class Nullable
 2 {
 3     //返回指定的可空類型的基礎類型參數。
 4     public static Type GetUnderlyingType(Type nullableType);
 5 
 6     //比較兩個相對值 System.Nullable<T> 對象。
 7     public static int Compare<T>(T? n1, T? n2) where T : struct
 8 
 9     //指示兩個指定 System.Nullable<T> 對象是否相等。
10     public static bool Equals<T>(T? n1, T? n2) where T : struct
11 }

　　在這裡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類型，如果 nullableType 參數不是一個封閉的Nullable<T>泛型，則反回null。 

 1     Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(Nullable<int>)));
 2     //輸出結果：System.Int32
 3 
 4     Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(Nullable<>)) == null);
 5     //輸出結果：True
 6 
 7     Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(int)) == null);
 8     //輸出結果：True
 9 
10     Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(string)) == null);
11     //輸出結果：True

  

八、語法糖

　　微軟對Nullable<T>提供了豐富的語法糖來減少開發員的工作量，下麵是我想到供您參考。

簡寫 編譯後的語句 
 1     int? i = 5;
 2 
 3     int? j = null;
 4 
 5     var r = i != null;
 6 
 7     var v = (int) i;
 8 
 9     i++;
10 
11     i = i + 3;
12 
13     r = i != j;
14 
15     r = i >= j;
16 
17     var k = i + j;
18 
19     double? x = 5;
20     
21     double? y = j;
 
 1     int? i = new int?(5);
 2 
 3     int? j = new int?();
 4 
 5     var r = i.HasValue;
 6 
 7     var v = i.Value;
 8 
 9     i = i.HasValue ? new int?(i.GetValueOrDefault() + 1) : new int?();
10 
11     i = i.HasValue ? new int?(i.GetValueOrDefault() + 3) : new int?();
12 
13     r = i.GetValueOrDefault() != j.GetValueOrDefault() || i.HasValue != j.HasValue;
14 
15     r = i.GetValueOrDefault() >= j.GetValueOrDefault() && i.HasValue & j.HasValue;
16 
17     int? k = i.HasValue & j.HasValue ? new int?(i.GetValueOrDefault() + j.GetValueOrDefault()) : new int?();
18 
19     double? x = new double?((double) 5);
20     
21     double? y = j.HasValue ? new double?((double) j.GetValueOrDefault()) : new double?();
 

參考：

 

轉載請註明出處，原文鏈接：http://www.cnblogs.com/tdfblog/p/Nullable-Types-in-Csharp-Net.html


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