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C#基礎(chǔ)語(yǔ)法:可空類型詳解

 更新時(shí)間:2015年06月18日 09:44:02   投稿:junjie  
這篇文章主要介紹了C#基礎(chǔ)語(yǔ)法:可空類型詳解,本文分析了可空類型的源碼、研究了可空類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為常規(guī)類型、可空類型的運(yùn)算等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

以下是System.Nullable<T>在FCL中的定義。

[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 的類型的每個(gè)實(shí)例都具有兩個(gè)公共的只讀屬性:

1.HasValue

HasValue 屬于 bool 類型。當(dāng)變量包含非 null 值時(shí),它被設(shè)置為 true。

2.Value

Value 的類型與基礎(chǔ)類型相同。如果 HasValue 為 true,則說明 Value 包含有意義的值。如果 HasValue 為 false,則訪問 Value 將引發(fā) InvalidOperationException。

那么我們?cè)趺炊x可空類型?

null 的類型可通過下面兩種方式中的一種聲明:

復(fù)制代碼 代碼如下:

System.Nullable<T> variable

- 或 -

T? variable


T 是可以為 null 的類型的基礎(chǔ)類型。T 可以是包括 struct 在內(nèi)的任何值類型;但不能是引用類型。

現(xiàn)在舉一個(gè)例子,運(yùn)用一下看看效果是不是一樣。

Console.WriteLine("========可空類型操作演示========\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};//一個(gè)可空類型的數(shù)組
      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();

可空類型可強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為常規(guī)類型,方法是使用強(qiáng)制轉(zhuǎn)換來(lái)顯式轉(zhuǎn)換或者通過使用 Value 屬性來(lái)轉(zhuǎn)換。從普通類型到可以為 null 的類型的轉(zhuǎn)換是隱式的。例如:

復(fù)制代碼 代碼如下:

int? a = 5;//int--->int?
double? b = a; //int?---->double?
int? c = (int?)b;//double?---int?
int d = (int)c;//int?---->int  不能隱式轉(zhuǎn)換例如int d=c;則不能編譯
int? e = null;
int f = e.Value;//可以編譯但是會(huì)提示異常引發(fā) InvalidOperationException

可空類型還可以使用預(yù)定義的一元和二元運(yùn)算符(提升運(yùn)算符),以及現(xiàn)有的任何用戶定義的值類型運(yùn)算符。如果操作數(shù)為 null,這些運(yùn)算符將產(chǎn)生一個(gè) null 值;否則運(yùn)算符將使用包含的值來(lái)計(jì)算結(jié)果。例如:

復(fù)制代碼 代碼如下:

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) ... */
//比較操作符 
if (a > b)
{
    Console.WriteLine("a>b");
}

下面總結(jié)下C#如何對(duì)操作符的用法:
  1. 一元操作符(+ ++ - -- ! ~)。如果操作數(shù)為null,結(jié)果為null。

  2. 二元操作符(+ - * / % | ^ << >>)。兩個(gè)操作數(shù)中任何一個(gè)為null,結(jié)果為null。

  3. 相等性操作符(== !=)。如果兩個(gè)操作數(shù)都為null,兩者相等。如果一個(gè)操作數(shù)為null,則兩者不相等。如果兩個(gè)操作數(shù)都不為null,就對(duì)值進(jìn)行比較,判斷它們是否相等。

  4. 比較操作符(< > <= >=)。兩個(gè)操作數(shù)中任何一個(gè)為null,結(jié)果為false。如果兩個(gè)操作數(shù)都不為null,就對(duì)值進(jìn)行比較。

至此我在對(duì)上面代碼的a=a+b解釋一下,它實(shí)際等價(jià)于:

復(fù)制代碼 代碼如下:

a = a.HasValue && b.HasValue ? a.Value + b.Value : (int?)null;

在操縱可空實(shí)例時(shí),會(huì)生成大量代碼,如以下方法:

復(fù)制代碼 代碼如下:

privatestaticint? NullableCodeSize(int? a, int? b)
{
    return a + b;
}

編譯這個(gè)方法時(shí),編譯器生成的IL代碼等價(jià)于以下的C#代碼:
復(fù)制代碼 代碼如下:

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());
}

??運(yùn)算

假如左邊的操作數(shù)不為null,就返回這個(gè)操作數(shù)的值。如果左邊的操作數(shù)為null,就返回右邊的操作數(shù)的值。利用空接合操作符,可方便地設(shè)置變量的默認(rèn)值??战雍喜僮鞣囊粋€(gè)好處在于,它既能用于引用類型,也能用于可空值類型。如下所示:

復(fù)制代碼 代碼如下:

//===========可空類型=========
int? b =null;
int a = b ??520;
等價(jià)于:

//a = b.HasValue ? b.Value : 520
Console.WriteLine(x); //print:"520"
//===========引用類型=========
String s = GetstringValue();
String s= s ??"Unspecified";


等價(jià)于:
復(fù)制代碼 代碼如下:

//String s = GetstringValue();
//filename = (s != null) ? s : "Unspecified";

裝箱和拆箱轉(zhuǎn)換

   假定有一個(gè)Nullable<int>變量,它被邏輯上設(shè)為null。假如將這個(gè)變量傳給一個(gè)方法,而該方法期望的是一個(gè)object,那么必須對(duì)這個(gè)變量執(zhí)行裝箱,并將對(duì)已裝箱的Nullable<int>的一個(gè)引用傳給方法。但并不是一個(gè)理想的結(jié)果,因?yàn)榉椒ìF(xiàn)在是作為一個(gè)非空的值傳遞的,即使Nullable<int>變量邏輯上包含null值。為解決這個(gè)問題,CLR會(huì)在對(duì)一個(gè)可空變量裝箱的時(shí)候執(zhí)行一些特殊代碼,以維護(hù)可空類型在表面上的合法地位。

具體地說,當(dāng)CLR對(duì)一個(gè)Nullable<T>實(shí)例進(jìn)行裝箱時(shí),它會(huì)檢查它是否為null。如果是,CLR實(shí)際就不進(jìn)行任何裝箱操作,并會(huì)返回null值。如果可空實(shí)例不為null,CLR就從可空實(shí)例中取出值,并對(duì)其進(jìn)行裝箱。也就是說,一個(gè)值為5的Nullable<int>會(huì)裝箱成值為5的一個(gè)已裝箱Int32。如下所示:

復(fù)制代碼 代碼如下:

//對(duì)Nullable<T>進(jìn)行裝箱,要么返回null,要么返回一個(gè)已裝箱的T
int? n =null;
object o = n; //o為null
Console.WriteLine("o is null={0}", o ==null); //"true"

n =5;
o = n; //o引用一個(gè)已裝箱的int
Console.WriteLine("o's type={0}", o.GetType()); //"System.Int32"

CLR允許將一個(gè)已裝箱的值類型T拆箱為一個(gè)T,或者一個(gè)Nullable<T>。假如對(duì)已裝箱值類型的引用是null,而且要把它拆箱為Nullable<T>,那么CLR會(huì)將Nullable<T>的值設(shè)為null。以下代碼對(duì)這個(gè)行為進(jìn)行了演示:

復(fù)制代碼 代碼如下:

//創(chuàng)建一個(gè)已裝箱的int
object o =5;

//把它拆箱為一個(gè)Nullable<int>和一個(gè)int
int? a = (int?)o; //a=5
int b = (int)o; //b=5

//創(chuàng)建初始化為null的一個(gè)引用
o =null;

//把它“拆箱”為一個(gè)Nullable<int>和一個(gè)int
a = (int?)o; //a=null;
b = (int)0; //拋出NullReferenceException

將一個(gè)值類型拆箱為值類型的一個(gè)可空的版本時(shí),CLR可能必須分配內(nèi)存。這是極其特殊的一個(gè)行為,因?yàn)樵谄渌星闆r下,拆箱永遠(yuǎn)不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存的分配。原因在于一個(gè)已裝箱的值類型不能簡(jiǎn)單的拆箱為值類型的可空版本,在已裝箱的值類型中并不包含 hasValue字段,故在拆箱時(shí)CLR必須分配一個(gè)Nullable< T>對(duì)象,以初始化hasValue = true ,value = 值類型值。
調(diào)用接口方法

  下面的代碼中,將一個(gè)Nullable<int>類型的變量n轉(zhuǎn)型為一個(gè)IComparable<int>,也就是一個(gè)接口類型。然而,Nullable<T>不像int那樣實(shí)現(xiàn)了IComparable<int>接口。C#編譯器允許這樣的代碼通過編譯,且CLR的校驗(yàn)器會(huì)認(rèn)為這樣的代碼是可驗(yàn)證的,從而允許我們使用這種更簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法:

復(fù)制代碼 代碼如下:

int? n =5;
int result = ((IComparable)n).CompareTo(5); //能順利編譯和運(yùn)行
Console.WriteLine(result);

  如果CLR沒有提供這一特殊支持,那就必須對(duì)已拆箱的值類型進(jìn)行轉(zhuǎn)型,然后才能轉(zhuǎn)型成接口以發(fā)出調(diào)用:
復(fù)制代碼 代碼如下:

int result = ((IComparable)(int)n).CompareTo(5);

可以使用 C# typeof 運(yùn)算符來(lái)創(chuàng)建表示可以為 null 的類型的 Type 對(duì)象:

復(fù)制代碼 代碼如下:

System.Type type = typeof(int?);

還可以使用 System.Reflection 命名空間的類和方法來(lái)生成表示可以為 null 的類型的 Type 對(duì)象。但是,如果您試圖使用 GetType 方法或 is 運(yùn)算符在運(yùn)行時(shí)獲得可以為 null 的類型變量的類型信息,得到的結(jié)果是表示基礎(chǔ)類型而不是可以為 null 的類型本身的 Type 對(duì)象。

如果對(duì)可以為 null 的類型調(diào)用 GetType,則在該類型被隱式轉(zhuǎn)換為 Object 時(shí)將執(zhí)行裝箱操作。因此,GetType 總是返回表示基礎(chǔ)類型而不是可以為 null 的類型的 Type 對(duì)象。

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