【转】四、可空类型Nullable到底是什么鬼

程序员文章站 2022-08-09 19:54:41

【转】四、可空类型Nullable到底是什么鬼值类型为什么不可以为空首先我们都知道引用类型默认值都是null，而值类型的默认值都有非null。为什么引用类型可以为空？因为引用类型变量都是保存一个对象的地址引用（就像一个url对应一个页面）,而引用类型值为null的时候是变量值指向了一个空 ......

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

值类型为什么不可以为空

首先我们都知道引用类型默认值都是null，而值类型的默认值都有非null。

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

为什么引用类型可以为空？因为引用类型变量都是保存一个对象的地址引用（就像一个url对应一个页面）,而引用类型值为null的时候是变量值指向了一个空引用（如同一个空的url）

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

那为什么值不能有空值呢？其实很简单，因为如int值范围是-2147483648到2147483647。其中根本就没有给null值留那么一个位置。

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

我们为什么需要用到可空类型

举个栗子吧，我们定义一个人（Person），它有三个属性出生日期（BeginTime）、死亡日期（EndTime）、年龄（Age）。

如果这个人还健在人世，请问怎么给死亡日期赋值？有人很聪明说“为空啊”。是的，这就是我们的需求。

微软在C#2.0的时候就为我们引入了可null值类型（ System.Nullable<T> ），那么下面来定义Person类。

 1 public class Person
 2 {
 3     /// <summary>
 4     /// 出生日期
 5     /// </summary>
 6     public DateTime BeginTime { get; set; }
 7     /// <summary>
 8     /// 死亡日期
 9     /// </summary>
10     public System.Nullable<DateTime> EndTiem { get; set; }
11     public int Age
12     {
13         get
14         {
15             if (EndTiem.HasValue)//如果挂了(如果有值，证明死了)
16             {
17                 return (EndTiem.Value - BeginTime).Days;
18             }
19             else//还没挂
20             {
21                 return (DateTime.Now - BeginTime).Days;
22             }
23         }
24     }
25 }

这样，我们就可以很容易获得一个人的年龄了。

static void Main(string[] args)
{
    Person p1 = new Person()
    {
        BeginTime = DateTime.Parse("1990-07-19")
    };

    Person p2 = new Person()
    {
        BeginTime = DateTime.Parse("1893-12-26"),
        EndTiem = DateTime.Parse("1976-09-09")
    };

    Console.WriteLine("我今年" + p1.Age + "岁。");
    Console.WriteLine("毛爷爷活了" + p2.Age + "岁。");

    Console.ReadKey();
}

可空类型的实现

我们前面用到了 System.Nullable<DateTime> 来表示可空时间类型，其实平时我们用得更多的是 DateTime? 直接在类型T后面加一个问号，这两种是等效的。多亏了微软的语法糖。

我们来看看 System.Nullable<T> 到底是何物。

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

搜噶，原来是一个结构。还看到了我们属性的 HasValue和Value属性。原来竟这般简单。一个结构两个属性，一个存值，一个存是否有值。那么下面我们也来试试吧。

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

不好意思，让大家失望了。前面我们就说过了，值类型是不可以赋值null的(结构也是值类型)。

怎么办！怎么办！不对啊，微软自己也是定义的结构，它怎么可以直接赋值null呢。（奇怪，奇怪，毕竟是人家微软自己搞得，可能得到了特殊的待遇吧）

可是，这样就让我们止步了吗？NO!我们都知道，看微软的IL（中间语言）的时候，就像脱了它的衣服一样，很多时候不明白的地方都可以看个究竟，下面我们就去脱衣服。

首先，我们用几种不同的方式给可空类型赋值。

static void Main(string[] args)
{

    System.Nullable<int> number1 = null;

    System.Nullable<int> number2 = new System.Nullable<int>();

    System.Nullable<int> number3 = 23;

    System.Nullable<int> number4 = new System.Nullable<int>(88);

    Console.ReadKey();
}

然后用reflector看编译后的IL。

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

原来如此，可空类型的赋值直接等效于构造实例。赋null时其实就是调用空构造函数，有值时就就把值传入带参数的构造函数。(柳暗花明又一村。如此，我们是否可以接着上面截图中的 MyNullable<T> 继续模拟可空类型呢？且继续往下看。)

public struct MyNullable<T> where T : struct
{
    //错误    1    结构不能包含显式的无参数构造函数 
    //还好 bool默认值就是false,所以这里不显示为 this._hasValue = false也不会有影响
    //public MyNullable()
    //{
    //    this._hasValue = false;
    //}
    public MyNullable(T value)//有参构造函数
    {
        this._hasValue = true;
        this._value = value;
    }

    private bool _hasValue;

    public bool HasValue//是否不为空
    {
        get { return _hasValue; }
    }

    private T _value;
    public T Value//值
    {
        get
        {
            if (!this._hasValue)//如没有值，还访问就抛出异常
            {
                throw new Exception(" 可为空的对象必须具有一个值");
            }
            return _value;
        }
    }
}

哟西，基本上已经模拟出了可空类型出来的。（但是我们还是不能直接赋值，只能通过构造函数的方式来使用自定义的可空类型）。

全部代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 可空类型
{
    public class Person
    {
        /// <summary>
        /// 出生日期
        /// </summary>
        public DateTime BeginTime { get; set; }
        /// <summary>
        /// 死亡日期
        /// </summary>
        public MyNullable<DateTime> EndTiem { get; set; } //这里改用MyNullable
        /// <summary>
        /// 年龄
        /// </summary>
        public double Age
        {
            get
            {
                if (EndTiem.HasValue)//如果挂了(如果有值，证明死了)
                {
                    return (EndTiem.Value - BeginTime).Days / 365;
                }
                else//还没挂
                {
                    return (DateTime.Now - BeginTime).Days / 365;
                }
            }
        }
    }

    public struct MyNullable<T> where T : struct
    {
        //错误    1    结构不能包含显式的无参数构造函数 
        //还好 bool默认值就是false,所以这里不显示为 this._hasValue = false也不会有影响
        //public MyNullable()
        //{
        //    this._hasValue = false;
        //}
        public MyNullable(T value)//有参构造函数
        {
            this._hasValue = true;
            this._value = value;
        }

        private bool _hasValue;

        public bool HasValue//是否不为空
        {
            get { return _hasValue; }
        }

        private T _value;
        public T Value//值
        {
            get
            {
                if (!this._hasValue)//如没有值，还访问就抛出异常
                {
                    throw new Exception(" 可为空的对象必须具有一个值");
                }
                return _value;
            }
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Person p1 = new Person()
            {
                BeginTime = DateTime.Parse("1990-07-19")
            };

            Person p2 = new Person()
            {
                BeginTime = DateTime.Parse("1893-12-26"),
                EndTiem = new MyNullable<DateTime>(DateTime.Parse("1976-09-09"))//这里使用MyNullable的有参构造函数
            };

            Console.WriteLine("我今年" + p1.Age + "岁。");
            Console.WriteLine("毛爷爷活了" + p2.Age + "岁。");

            Console.ReadKey();
        }

    }
}

View Code

和系统的可空类型得出了相同的结果。

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

总结可空类型是结构（也就是值类型）所以可空类型的null值和引用类型的null是不一样的。（可空类型的并不是引用类型的null，而是用结构的另一种表示方式来表示null）

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

有同学问，怎么样才可以做到直接赋值呢？这个我也没有什么好的办法，或许需要编译器的支持。

以上内容都是胡说八道。希望能对您有那么一点点用处，感谢阅读。

（首发链接：http://www.cnblogs.com/zhaopei/p/5537759.html ）

============== 2016-06-05更新==============

上面我们提出了疑问“怎么样才可以做到直接赋值呢”，本来我是没有好的解决办法。这里要感谢我们的园友@冲杀给我提供了好的解决方案。

implicit（关键字用于声明隐式的用户定义类型转换运算符。）

public static implicit operator MyNullable<T>(T value)
{
       return new MyNullable<T>(value);
}

只需要在 struct MyNullable<T> 中添加以上代码，就可以直接赋值了。（作用等效于是直接重写了“=”赋值符号）

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

完整代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace test
{
    public class Person
    {
        /// <summary>
        /// 出生日期
        /// </summary>
        public DateTime BeginTime { get; set; }
        /// <summary>
        /// 死亡日期
        /// </summary>
        public MyNullable<DateTime> EndTiem { get; set; } //这里改用MyNullable
        /// <summary>
        /// 年龄
        /// </summary>
        public double Age
        {
            get
            {
                if (EndTiem.HasValue)//如果挂了(如果有值，证明死了)
                {
                    return (EndTiem.Value - BeginTime).Days / 365;
                }
                else//还没挂
                {
                    return (DateTime.Now - BeginTime).Days / 365;
                }
            }
        }
    }

    public struct MyNullable<T> where T : struct
    {
        //错误    1    结构不能包含显式的无参数构造函数 
        //还好 bool默认值就是false,所以这里不显示为 this._hasValue = false也不会有影响
        //public MyNullable()
        //{
        //    this._hasValue = false;
        //} 

        public MyNullable(T value)//有参构造函数
        {
            this._hasValue = true;
            this._value = value;
        }

        private bool _hasValue;

        public bool HasValue//是否不为空
        {
            get { return _hasValue; }
        }

        private T _value;
        public T Value//值
        {
            get
            {
                if (!this._hasValue)//如没有值，还访问就抛出异常
                {
                    throw new InvalidOperationException(" 可为空的对象必须具有一个值");
                }
                return _value;
            }
        }

        public static implicit operator MyNullable<T>(T value)
        {
            return new MyNullable<T>(value);
        } 
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Person p1 = new Person()
            {
                BeginTime = DateTime.Parse("1990-07-19")
            };

            Person p2 = new Person()
            {
                BeginTime = DateTime.Parse("1893-12-26"),
                EndTiem = DateTime.Parse("1976-09-09") 
                //new MyNullable<DateTime>(DateTime.Parse("1976-09-09"))
                //这里使用MyNullable的有参构造函数
            };

            Console.WriteLine("我今年" + p1.Age + "岁。");
            Console.WriteLine("毛爷爷活了" + p2.Age + "岁。"); 

            Console.ReadKey();
        }

    }
}

View Code

如此，我们已经完成了自定义可空类型的直接赋值。但只是部分，如果想要赋值null呢？

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

同样还是出现了最开始的编译错误。我们想到既然上面的值赋值可以重新（隐式转换）,那null应该也可以啊（null是引用类型的一个特定值）。

再加一个重载：

//隐式转换
public static implicit operator MyNullable<T>(string value)
{
    if (value == null)
        return new MyNullable<T>();
    throw new Exception("赋值右边不能为字符串");
    //这里不知道是否可以在编译期间抛出错误(或者怎样限制只能传null)
}

如此可以满足我们的需求了（并无异常）。

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

可惜美中不足，如果给 p2.EndTiem 赋值一个非空字符串时，要运行时才会报错（而系统的可空类型会在编译期就报错）。不知道大神们可有解！！

虽然如此，能做到直接赋值还是让我小小激动了一把。为此，特意查了下关键字 implicit operator ，又是让我小小激动了一把，我们不仅可以“重写”赋值，我们还可以“重写”+ - * / % & | ^ << >> == != > < >= <=等运算符。

下面我们先来“重写”下自定义可空类型的比较（==）运算符。

//"重写"比较运算符
public static bool operator ==(MyNullable<T> operand, MyNullable<T> operand2)
{
    if (!operand.HasValue && !operand2.HasValue)
    {
        return true;
    }
    else if (operand.HasValue && operand2.HasValue)
    {
        if (operand2.Value.Equals(operand.Value))
        {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

//"重写"比较运算符
public static bool operator !=(MyNullable<T> operand, MyNullable<T> operand2)
{
    return !(operand == operand2);
}

Console.WriteLine("p1.EndTiem == null," + (p1.EndTiem == null).ToString());
Console.WriteLine("p2.EndTiem == null," + (p2.EndTiem == null).ToString());
Console.WriteLine("p1.EndTiem == DateTime.Parse(1976-09-09)," + (p1.EndTiem == DateTime.Parse("1976-09-09")).ToString());
Console.WriteLine("p2.EndTiem == DateTime.Parse(1976-09-09)," + (p2.EndTiem == DateTime.Parse("1976-09-09")).ToString());

p1.EndTiem = DateTime.Parse("2016-06-06");
p2.EndTiem = null;
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("赋值 p1.EndTiem = DateTime.Parse(2016-06-06)  p2.EndTiem = null 后：");
Console.WriteLine("p1.EndTiem == null," + (p1.EndTiem == null).ToString());
Console.WriteLine("p2.EndTiem == null," + (p2.EndTiem == null).ToString());
Console.WriteLine("p1.EndTiem == DateTime.Parse(2016-06-06)," + (p1.EndTiem == DateTime.Parse("2016-06-06")).ToString());
Console.WriteLine("p2.EndTiem == DateTime.Parse(2016-06-06)," + (p2.EndTiem == DateTime.Parse("2016-06-06")).ToString());

【转】四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼

结果完全符合！

完整代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace test
{
    public class Person
    {
        /// <summary>
        /// 出生日期
        /// </summary>
        public DateTime BeginTime { get; set; }
        /// <summary>
        /// 死亡日期
        /// </summary>
        public MyNullable<DateTime> EndTiem { get; set; } //这里改用MyNullable
        /// <summary>
        /// 年龄
        /// </summary>
        public double Age
        {
            get
            {
                if (EndTiem.HasValue)//如果挂了(如果有值，证明死了)
                {
                    return (EndTiem.Value - BeginTime).Days / 365;
                }
                else//还没挂
                {
                    return (DateTime.Now - BeginTime).Days / 365;
                }
            }
        }
    }

    public struct MyNullable<T> where T : struct
    {
        //错误    1    结构不能包含显式的无参数构造函数 
        //还好 bool默认值就是false,所以这里不显示为 this._hasValue = false也不会有影响
        //public MyNullable()
        //{
        //    this._hasValue = false;
        //} 

        public MyNullable(T value)//有参构造函数
        {
            this._hasValue = true;
            this._value = value;
        }

        private bool _hasValue;

        public bool HasValue//是否不为空
        {
            get { return _hasValue; }
        }

        private T _value;
        public T Value//值
        {
            get
            {
                if (!this._hasValue)//如没有值，还访问就抛出异常
                {
                    throw new InvalidOperationException(" 可为空的对象必须具有一个值");
                }
                return _value;
            }
        }

        //隐式转换
        public static implicit operator MyNullable<T>(T value)
        {
            return new MyNullable<T>(value);
        }

        //隐式转换
        public static implicit operator MyNullable<T>(string value)
        {
            if (value == null)
                return new MyNullable<T>();
            throw new Exception("赋值右边不能为字符串");
            //这里不知道是否可以在编译期间抛出错误(或者怎样限制只能传null)
        }

        //"重写"比较运算符
        public static bool operator ==(MyNullable<T> operand, MyNullable<T> operand2)
        {
            if (!operand.HasValue && !operand2.HasValue)
            {
                return true;
            }
            else if (operand.HasValue && operand2.HasValue)
            {
                if (operand2.Value.Equals(operand.Value))
                {
                    return true;
                }
            }
            return false;
        }

        //"重写"比较运算符
        public static bool operator !=(MyNullable<T> operand, MyNullable<T> operand2)
        {
            return !(operand == operand2);
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Person p1 = new Person()
            {
                BeginTime = DateTime.Parse("1990-07-19")
            };

            Person p2 = new Person()
            {
                BeginTime = DateTime.Parse("1893-12-26"),
                EndTiem = DateTime.Parse("1976-09-09")
                //new MyNullable<DateTime>(DateTime.Parse("1976-09-09"))
                //这里使用MyNullable的有参构造函数
            };

            Console.WriteLine("我今年" + p1.Age + "岁。");
            Console.WriteLine("毛爷爷活了" + p2.Age + "岁。");
            Console.WriteLine();

            Console.WriteLine("p1.EndTiem == null," + (p1.EndTiem == null).ToString());
            Console.WriteLine("p2.EndTiem == null," + (p2.EndTiem == null).ToString());
            Console.WriteLine("p1.EndTiem == DateTime.Parse(1976-09-09)," + (p1.EndTiem == DateTime.Parse("1976-09-09")).ToString());
            Console.WriteLine("p2.EndTiem == DateTime.Parse(1976-09-09)," + (p2.EndTiem == DateTime.Parse("1976-09-09")).ToString());

            p1.EndTiem = DateTime.Parse("2016-06-06");
            p2.EndTiem = null;
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("赋值 p1.EndTiem = DateTime.Parse(2016-06-06)  p2.EndTiem = null 后：");
            Console.WriteLine("p1.EndTiem == null," + (p1.EndTiem == null).ToString());
            Console.WriteLine("p2.EndTiem == null," + (p2.EndTiem == null).ToString());
            Console.WriteLine("p1.EndTiem == DateTime.Parse(2016-06-06)," + (p1.EndTiem == DateTime.Parse("2016-06-06")).ToString());
            Console.WriteLine("p2.EndTiem == DateTime.Parse(2016-06-06)," + (p2.EndTiem == DateTime.Parse("2016-06-06")).ToString());     

            Console.ReadKey();
        }

    }
}

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转换关键字：operator、explicit与implicit解析资料：http://www.cnblogs.com/hunts/archive/2007/01/17/operator_explicit_implicit.html

大家还可以玩出更多的花样！！！

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