前言

在 C# 編程中，可空值類型是一個(gè)非常有用的特性，它允許我們將值類型表示為可空，這在處理一些可能沒(méi)有值的情況時(shí)非常方便。本文將詳細(xì)介紹可空值類型的概念、使用方法、優(yōu)勢(shì)以及一些最佳實(shí)踐。

一、什么是可空值類型？

在 C# 中，值類型（如int、float、double、bool、struct等）通常不能存儲(chǔ)null值，因?yàn)樗鼈冇忻鞔_的值范圍。然而，在許多實(shí)際場(chǎng)景中，我們可能需要表示某個(gè)值不存在或未知的情況。可空值類型就是為了解決這個(gè)問(wèn)題而引入的。

可空值類型是可以在其原始值類型的基礎(chǔ)上增加一個(gè)額外狀態(tài)——即null。這意味著除了可以存儲(chǔ)該類型的所有有效值之外，還可以明確地表示“沒(méi)有值”或“未知”的狀態(tài)。例如，一個(gè)可空的整數(shù)不僅可以包含所有整數(shù)值，還可以包含null來(lái)表示它尚未被賦值或者它的值是未知的。

1. 定義可空值類型

要定義一個(gè)可空值類型，只需在其基本類型后面加上問(wèn)號(hào) ?。例如：

int? nullableInt = null;
double? nullableDouble = 10.5;
bool? nullableBool = null;

這里，int?、double?和bool?就是可空值類型，它們可以存儲(chǔ)相應(yīng)的值類型的值，也可以存儲(chǔ)null。

2. 使用System.Nullable<T>定義可空值類型

Nullable<int> nullableInt = null;
Nullable<double> nullableDouble = 10.5;
Nullable<bool> nullableBool = null;

兩種方式是完全等價(jià)的，通常推薦使用簡(jiǎn)短的形式，因?yàn)樗又庇^和易于閱讀。

二、為什么需要可空值類型？

假設(shè)我們正在開(kāi)發(fā)一個(gè)員工信息管理系統(tǒng)，在某些情況下，我們可能不知道員工的年齡，使用普通的int類型將無(wú)法表示這種情況，因?yàn)閕nt不能存儲(chǔ)null。而使用可空值類型int?就可以輕松解決這個(gè)問(wèn)題：

		class Employee
		{
		    public string Name { get; set; }
		    public int? Age { get; set; }
		}

這樣，我們可以將員工的年齡設(shè)置為null，表示該信息暫時(shí)未知或未提供。

三、使用可空值類型的基本操作

1. 賦值

我們可以像普通值類型一樣給可空值類型賦值，也可以將其賦值為null：

		int? nullableNumber = 42;
		nullableNumber = null;

2. 檢查是否有值

使用HasValue屬性可以檢查可空值類型是否包含一個(gè)值：

		int? nullableNumber = 5;
		if (nullableNumber.HasValue)
		{
		    Console.WriteLine($"The value is: {nullableNumber.Value}");
		}
		else
		{
		    Console.WriteLine("The value is null.");
		}

3. 獲取值

使用Value屬性可以獲取可空值類型的值，但要注意，如果可空值類型為null，訪問(wèn)Value會(huì)拋出InvalidOperationException。因此，在使用Value之前，應(yīng)該先使用HasValue進(jìn)行檢查：

		int? nullableNumber = 10;
		if (nullableNumber.HasValue)
		{
		    int actualValue = nullableNumber.Value;
		    Console.WriteLine($"The actual value is: {actualValue}");
		}
		else
		{
		    Console.WriteLine("No value available.");
		}

4. 空合并運(yùn)算符（??）

空合并運(yùn)算符可以在可空值類型為null時(shí)提供一個(gè)默認(rèn)值：

		int? nullableNumber = null;
		int actualNumber = nullableNumber?? 0;//// 如果nullableNumber為null，則actualNumber 為0
		Console.WriteLine($"The actual value is: {actualNumber}");

在這個(gè)例子中，由于nullableNumber為null，actualNumber將被賦值為 0。

		int? number = null;
		if (number.HasValue) // 檢查是否有值
		{
		    Console.WriteLine($"The value is {number.Value}.");
		}
		else
		{
		    Console.WriteLine("The value is null.");
		}
		
		// 或者更簡(jiǎn)潔的方式：
		Console.WriteLine(number ?? "The value is null."); // 使用null合并運(yùn)算符

使用null 合并運(yùn)算符 簡(jiǎn)化 null 檢查流程。

此外，C# 8.0 引入了 Null 合并與賦值運(yùn)算符 (??=)，它只在左側(cè)表達(dá)式的值為null時(shí)才執(zhí)行右側(cè)表達(dá)式并賦值：

		nullableNumber??= 0; // 如果nullableNumber為null，則設(shè)置為0

5. 運(yùn)算

當(dāng)對(duì)兩個(gè)可空值類型進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，如果任何一個(gè)操作數(shù)為null，則結(jié)果也為null：

		int? a = 5;
		int? b = null;
		
		int? sum = a + b; // 結(jié)果為null

6. 判斷是否為可空值類型

下面的示例演示了如何確定 System.Type 實(shí)例是否表示已構(gòu)造的可為空值類型，即，具有指定類型參數(shù) T 的 System.Nullable<T> 類型：

Console.WriteLine($"int? is {(IsNullable(typeof(int?)) ? "nullable" : "non nullable")} value type");
Console.WriteLine($"int is {(IsNullable(typeof(int)) ? "nullable" : "non-nullable")} value type");

bool IsNullable(Type type) => Nullable.GetUnderlyingType(type) != null;

// Output:
// int? is nullable value type
// int is non-nullable value type

如示例所示，使用 typeof 運(yùn)算符來(lái)創(chuàng)建 System.Type 實(shí)例。

如果要確定實(shí)例是否是可為空的值類型，請(qǐng)不要使用 Object.GetType 方法獲取要通過(guò)前面的代碼測(cè)試的 Type 實(shí)例。 如果對(duì)值類型可為空的實(shí)例調(diào)用 Object.GetType 方法，該實(shí)例將裝箱到 Object。 由于對(duì)可為空的值類型的非 NULL 實(shí)例的裝箱等同于對(duì)基礎(chǔ)類型的值的裝箱，因此 GetType 會(huì)返回表示可為空的值類型的基礎(chǔ)類型的 Type 實(shí)例：

int? a = 17;
Type typeOfA = a.GetType();
Console.WriteLine(typeOfA.FullName);
// Output:
// System.Int32

另外，請(qǐng)勿使用 is 運(yùn)算符來(lái)確定實(shí)例是否是可為空的值類型。 如以下示例所示，無(wú)法使用 is 運(yùn)算符區(qū)分可為空值類型實(shí)例的類型與其基礎(chǔ)類型實(shí)例：

int? a = 14;
if (a is int)
{
    Console.WriteLine("int? instance is compatible with int");
}

int b = 17;
if (b is int?)
{
    Console.WriteLine("int instance is compatible with int?");
}
// Output:
// int? instance is compatible with int
// int instance is compatible with int?

請(qǐng)改為使用第一個(gè)示例中的 Nullable.GetUnderlyingType 和 typeof 運(yùn)算符，以檢查實(shí)例是否為可空值類型。

四、可空值類型的優(yōu)勢(shì)

• 更清晰的代碼
  • 可空值類型可以讓代碼更清晰地表達(dá)某些值可能不存在的情況，避免使用一些特殊值（如-1表示未知年齡）來(lái)代表null，減少代碼的歧義。
• 避免異常
  • 通過(guò)使用HasValue和空合并運(yùn)算符，可以避免在處理可能為null的值時(shí)引發(fā)異常，使代碼更加健壯。

五、與可空引用類型的區(qū)別

可空值類型主要用于值類型，而可空引用類型（在 C# 8.0 及以后可用）主要用于引用類型。

可空引用類型使用?在引用類型的聲明中表示該引用可能為null：

string? nullableString = null;

可空值類型是對(duì)值類型的擴(kuò)展，而可空引用類型是對(duì)引用類型的一種更安全的處理方式，提醒開(kāi)發(fā)者注意可能的null引用異常。

六、可空值類型在方法參數(shù)和返回值中的使用

1. 作為方法參數(shù)

可以將可空值類型作為方法的參數(shù)，允許調(diào)用者傳遞null：

		static void ProcessNullableInt(int? number)
		{
		    if (number.HasValue)
		    {
		        Console.WriteLine($"Received value: {number.Value}");
		    }
		    else
		    {
		        Console.WriteLine("No value received.");
		    }
		}

2. 作為方法返回值

也可以將可空值類型作為方法的返回值，以表示可能沒(méi)有結(jié)果的情況：

		static int? TryDivide(int a, int b)
		{
		    if (b == 0)
		    {
		        return null;
		    }
		    return a / b;
		}

七、可空值類型的轉(zhuǎn)換

1. 從可空值類型轉(zhuǎn)換為非可空值類型

使用GetValueOrDefault()方法可以將可空值類型轉(zhuǎn)換為非可空值類型，若可空值類型為null，則返回默認(rèn)值：

		int? nullableNumber = null;
		int actualNumber = nullableNumber.GetValueOrDefault(); // 默認(rèn)為 0

2. 從非可空值類型轉(zhuǎn)換為可空值類型

直接賦值即可：

		int nonNullableNumber = 5;
		int? nullableNumber = nonNullableNumber;

3. 綜合案例

從非可空類型到可空類型的隱式轉(zhuǎn)換總是安全的，因?yàn)椴粫?huì)丟失信息。反之則需要顯式轉(zhuǎn)換，以確保程序邏輯正確處理潛在的null情況：

        static void Main(string[] args)
        {
            // 隱式轉(zhuǎn)換
            int nonNullable = 42;
            int? nullable = nonNullable; 

            // 顯式轉(zhuǎn)換
            // 如果nullable為null，則返回對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)類型的默認(rèn)值，如 int 的默認(rèn)值 為 0 
            nonNullable = nullable.GetValueOrDefault(); 
            nullable = null;
            nonNullable=nullable.GetValueOrDefault();
        }

八、最佳實(shí)踐

• 謹(jǐn)慎使用Value屬性：在訪問(wèn)可空值類型的Value屬性之前，始終使用HasValue進(jìn)行檢查，以避免異常。
• 利用空合并運(yùn)算符：在需要獲取可空值類型的具體值時(shí)，盡可能使用空合并運(yùn)算符提供默認(rèn)值，使代碼更簡(jiǎn)潔。
• 明確可空值類型的使用場(chǎng)景：只在確實(shí)需要表示某個(gè)值可能不存在時(shí)才使用可空值類型，避免過(guò)度使用造成代碼混淆。

參考資料：

可為空的值類型（C# 參考）

到此這篇關(guān)于C# 可空值類型的具體使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C# 可空值類型內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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