C#基础语法:可空类型详解
以下是system.nullable<t>在fcl中的定义。
[serializable, structlayout(layoutkind.sequential)] public struct nullable<t> where t :struct { private boolean hasvalue= false; internal t value= default(t); public nullable(t value) { this.value= value; this.hasvalue= true; } public boolean hasvalue {get {return hasvalue; } } public t value { get { if (!hasvalue) { throw new invalidoperationexception("nullable object must have a value."); } return value; } } public t getvalueordefault() {return value; } public t getvalueordefault(t defaultvalue) { if(!hasvalue)return defaultvalue; return value; } public override boolean equals(object other) { if(!hasvalue)return (other== null); if(other== null)return false; return value.equals(other); } public override int gethashcode() { if(!hasvalue)return 0; return value.gethashcode(); } public override string tostring() { if(!hasvalue)return ""; return value.tostring(); } public static implicit operator nullable<t>(t value) { return new nullable<t>(value); } }
可以看出 null 的类型的每个实例都具有两个公共的只读属性:
1.hasvalue
hasvalue 属于 bool 类型。当变量包含非 null 值时,它被设置为 true。
2.value
value 的类型与基础类型相同。如果 hasvalue 为 true,则说明 value 包含有意义的值。如果 hasvalue 为 false,则访问 value 将引发 invalidoperationexception。
那么我们怎么定义可空类型?
null 的类型可通过下面两种方式中的一种声明:
system.nullable<t> variable
- 或 -
t? variable
t 是可以为 null 的类型的基础类型。t 可以是包括 struct 在内的任何值类型;但不能是引用类型。
现在举一个例子,运用一下看看效果是不是一样。
console.writeline("========可空类型操作演示========\n"); console.writeline("\n=========nullable<t>===========\n"); nullable<int> x = 5; nullable<bool> y = false; nullable<double> z = 5.20; nullable<char> n = null; console.writeline("x.hasvalue={0}, x.value={1}",x.hasvalue,x.value); console.writeline("y.hasvalue={0}, y.value={1}", y.hasvalue, y.value); console.writeline("z.hasvalue={0}, z.value={1}", z.hasvalue, z.value); console.writeline("n.hasvalue={0}, n.value={1}",n.hasvalue, n.getvalueordefault()); console.writeline("\n============== t? ============\n"); int? x = 5; bool? y = false; double? z = 5.20; char? n = null; int?[] arr ={1,2,3,4,5};//一个可空类型的数组 console.writeline("x.hasvalue={0}, x.value={1}", x.hasvalue,x.value); console.writeline("y.hasvalue={0}, y.value={1}", y.hasvalue, y.value); console.writeline("z.hasvalue={0}, z.value={1}", z.hasvalue, z.value); console.writeline("n.hasvalue={0}, n.value={1}", n.hasvalue, n.getvalueordefault()); console.writeline("\n================================\n"); console.readkey();
可空类型可强制转换为常规类型,方法是使用强制转换来显式转换或者通过使用 value 属性来转换。从普通类型到可以为 null 的类型的转换是隐式的。例如:
int? a = 5;//int--->int?
double? b = a; //int?---->double?
int? c = (int?)b;//double?---int?
int d = (int)c;//int?---->int 不能隐式转换例如int d=c;则不能编译
int? e = null;
int f = e.value;//可以编译但是会提示异常引发 invalidoperationexception
可空类型还可以使用预定义的一元和二元运算符(提升运算符),以及现有的任何用户定义的值类型运算符。如果操作数为 null,这些运算符将产生一个 null 值;否则运算符将使用包含的值来计算结果。例如:
int? a = 10;
int? b = null;
//一元操作符(+ ++ -- = - ! ~)
a++; //a=11;
//二元操作符(+ - * / % & | ^ << >>)
a *= 10; //a=110;
//a = a + b; //now a is null
//相等性操作符(== !=)
if (b == null)
{
b=b.getvalueordefault();
}
console.writeline(a.value);
a = a + b;
/* if(a == null) ...
* if(b == null) ...
* if(a != b) ... */
//比较操作符
if (a > b)
{
console.writeline("a>b");
}
下面总结下c#如何对操作符的用法:
1. 一元操作符(+ ++ - -- ! ~)。如果操作数为null,结果为null。
2. 二元操作符(+ - * / % | ^ << >>)。两个操作数中任何一个为null,结果为null。
3. 相等性操作符(== !=)。如果两个操作数都为null,两者相等。如果一个操作数为null,则两者不相等。如果两个操作数都不为null,就对值进行比较,判断它们是否相等。
4. 比较操作符(< > <= >=)。两个操作数中任何一个为null,结果为false。如果两个操作数都不为null,就对值进行比较。
至此我在对上面代码的a=a+b解释一下,它实际等价于:
a = a.hasvalue && b.hasvalue ? a.value + b.value : (int?)null;
在操纵可空实例时,会生成大量代码,如以下方法:
privatestaticint? nullablecodesize(int? a, int? b)
{
return a + b;
}
编译这个方法时,编译器生成的il代码等价于以下的c#代码:
privatestatic nullable<int> nullablecodesize(nullable<int> a, nullable<int> b)
{
nullable<int> nullable1 = a;
nullable<int> nullable2 = b;
if(!(nullable1.hasvalue & nullable2.hasvalue))
returnnew nullable<int>();
else
returnnew nullable<int>(nullable1.getvalueordefault() + nullable2.getvalueordefault());
}
??运算
假如左边的操作数不为null,就返回这个操作数的值。如果左边的操作数为null,就返回右边的操作数的值。利用空接合操作符,可方便地设置变量的默认值。空接合操作符的一个好处在于,它既能用于引用类型,也能用于可空值类型。如下所示:
//===========可空类型=========
int? b =null;
int a = b ??520;
等价于:
//a = b.hasvalue ? b.value : 520
console.writeline(x); //print:"520"
//===========引用类型=========
string s = getstringvalue();
string s= s ??"unspecified";
等价于:
//string s = getstringvalue();
//filename = (s != null) ? s : "unspecified";
装箱和拆箱转换
假定有一个nullable<int>变量,它被逻辑上设为null。假如将这个变量传给一个方法,而该方法期望的是一个object,那么必须对这个变量执行装箱,并将对已装箱的nullable<int>的一个引用传给方法。但并不是一个理想的结果,因为方法现在是作为一个非空的值传递的,即使nullable<int>变量逻辑上包含null值。为解决这个问题,clr会在对一个可空变量装箱的时候执行一些特殊代码,以维护可空类型在表面上的合法地位。
具体地说,当clr对一个nullable<t>实例进行装箱时,它会检查它是否为null。如果是,clr实际就不进行任何装箱操作,并会返回null值。如果可空实例不为null,clr就从可空实例中取出值,并对其进行装箱。也就是说,一个值为5的nullable<int>会装箱成值为5的一个已装箱int32。如下所示:
//对nullable<t>进行装箱,要么返回null,要么返回一个已装箱的t
int? n =null;
object o = n; //o为null
console.writeline("o is null={0}", o ==null); //"true"
n =5;
o = n; //o引用一个已装箱的int
console.writeline("o's type={0}", o.gettype()); //"system.int32"
clr允许将一个已装箱的值类型t拆箱为一个t,或者一个nullable<t>。假如对已装箱值类型的引用是null,而且要把它拆箱为nullable<t>,那么clr会将nullable<t>的值设为null。以下代码对这个行为进行了演示:
//创建一个已装箱的int
object o =5;
//把它拆箱为一个nullable<int>和一个int
int? a = (int?)o; //a=5
int b = (int)o; //b=5
//创建初始化为null的一个引用
o =null;
//把它“拆箱”为一个nullable<int>和一个int
a = (int?)o; //a=null;
b = (int)0; //抛出nullreferenceexception
将一个值类型拆箱为值类型的一个可空的版本时,clr可能必须分配内存。这是极其特殊的一个行为,因为在其他所有情况下,拆箱永远不会导致内存的分配。原因在于一个已装箱的值类型不能简单的拆箱为值类型的可空版本,在已装箱的值类型中并不包含 hasvalue字段,故在拆箱时clr必须分配一个nullable< t>对象,以初始化hasvalue = true ,value = 值类型值。
调用接口方法
下面的代码中,将一个nullable<int>类型的变量n转型为一个icomparable<int>,也就是一个接口类型。然而,nullable<t>不像int那样实现了icomparable<int>接口。c#编译器允许这样的代码通过编译,且clr的校验器会认为这样的代码是可验证的,从而允许我们使用这种更简洁的语法:
int? n =5;
int result = ((icomparable)n).compareto(5); //能顺利编译和运行
console.writeline(result);
如果clr没有提供这一特殊支持,那就必须对已拆箱的值类型进行转型,然后才能转型成接口以发出调用:
int result = ((icomparable)(int)n).compareto(5);
可以使用 c# typeof 运算符来创建表示可以为 null 的类型的 type 对象:
system.type type = typeof(int?);
还可以使用 system.reflection 命名空间的类和方法来生成表示可以为 null 的类型的 type 对象。但是,如果您试图使用 gettype 方法或 is 运算符在运行时获得可以为 null 的类型变量的类型信息,得到的结果是表示基础类型而不是可以为 null 的类型本身的 type 对象。
如果对可以为 null 的类型调用 gettype,则在该类型被隐式转换为 object 时将执行装箱操作。因此,gettype 总是返回表示基础类型而不是可以为 null 的类型的 type 对象。