C#可空類型

在程序開發中，有時候需要值類型也為可空類型，比如，在數據庫中，我們可以把一個日期Datetime設置為null。

在C# 2.0中就出現了可空類型，允許值類型也可以為空（null），可空類型的實現基於C#泛型。

可空類型基本知識

可空類型的核心是System.Nullable<T>，同時靜態類System.Nullable為可空類型提供了很多實用的方法。下面分別看看可空類型的這兩個重要組成部分。

System.Nullable<T>

通過ILSpy我們可以查看這個類型的C#代碼：

從上面的圖中可以看到關於System.Nullable<T>的一些關鍵點：

1. Nullable<T>是一個泛型類型
2. 類型參數T有一個值類型的約束（根據值類型約束T : struct，T不能為可空類型，也就是說Nullable<Nullable<int>>是不允許的）
3. Nullable<T>是一個值類型（是一個struct）

對於任何具體的可空類型來說，T的類型為可空類型的基礎類型（underlying type），例如Nullable<int>的基礎類型就是int。

通過上面代碼還可以看到，Nullable<T>有兩個重要的屬性，HasValue和Value。通過它們可以了解可空類型是怎麼工作的：

1. 如果一個可空值類型存在一個真正的值，那麼Value就代表這個值本身，同時HasValue值為true
2. 如果一個可空值類型為空，那麼HasValue為false，Value這是沒有意義。

下面看一個可空類型的簡單例子，進一步了解一下可空類型：

static void Display(Nullable<int> x)
{
    Console.WriteLine("HasValue: {0}", x.HasValue);
    if (x.HasValue)
    {
        Console.WriteLine("Value: {0}", x.Value);
        Console.WriteLine("Explicit conversion: {0}", (int)x);
    }

    Console.WriteLine("GetValueOrDefault(): {0}", x.GetValueOrDefault());
    Console.WriteLine("GetValueOrDefault(10): {0}", x.GetValueOrDefault(10));

    Console.WriteLine("ToString(): {0}", x.ToString());
    Console.WriteLine("GetHashCode(): {0}", x.GetHashCode());
    Console.WriteLine();

}

static void Main(string[] args)
{
    Nullable<int> x = 5;
    Display(x);
    x = new Nullable<int>(9);
    Display(x);

    x = new Nullable<int>();
    Display(x);

    Console.Read();
}

程序的輸出為：

通過這段代碼可以看到HasValue和Value的使用，以及Nullable<T>中一些常用的方法。

注意，在這段代碼中，下面兩句的IL代碼是一樣的：

C#代碼

Nullable<int> x = 5;
x = new Nullable<int>(9);

IL代碼

IL_0004: call instance void valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>::.ctor(!0)
IL_0015: call instance void valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>::.ctor(!0)

這裡涉及了包裝（wrapping）和拆包（unwrapping）的概念：將T的一個實例轉換成Nullable<T>的一個實例的過程在C#中成為包裝，相反的過程成為拆包。這個概念跟裝箱和拆箱不一樣，後面會看到Nullable<T>的裝箱和拆箱。

Nullable<T>的裝箱和拆箱

從前面的分析可以看到Nullable<T>是一個結構，也就是一個值類型。也就是說，當我們把可空類型轉換成一個引用類型的時候需要進行裝箱操作。

對於Nullable<T>的裝箱和拆箱可以概括為：

• Nullable<T>的實例要麼裝箱為空引用，要麼裝箱成T的一個以裝箱的值

• 已裝箱的值可以拆箱成普通類型，或者拆箱為對於的可空類型
  • 拆箱一個空引用時，如果拆箱為普通類型，會拋出一個NullReferenceException的異常
  • 如果拆箱成恰當的可控類型，就會拆箱成一個沒有值的Nullable<T>實例

看一個關於可空類型裝箱和拆箱的例子：

static void Main(string[] args)
{
    Nullable<int> x = 5;
    //有值的可空類型裝箱
    object boxed = x;
    Console.WriteLine(x.GetType());

    //拆箱為普通類型
    int normal = (int)boxed;
    Console.WriteLine(normal);

    //拆箱為可空類型
    x = (Nullable<int>)boxed;
    Console.WriteLine(x);

    x = new Nullable<int>();

    //空的可空類型裝箱
    boxed = x;
    Console.WriteLine(boxed == null);

    //拆箱為可空類型
    x = (Nullable<int>)boxed;
    Console.WriteLine(x.HasValue);         
}

輸出：

System.Nullable

System.Nullable是一個靜態類，只包含三個靜態方法，大家可以通過ILSpy進行查看，這裡就不上圖了。

下面兩個方法是比較方法：

public static int Compare<T>(T? n1, T? n2) where T : struct
public static bool Equals<T>(T? n1, T? n2) where T : struct

下面這個方法用來獲得可空類型的基礎類型：

public static Type GetUnderlyingType(Type nullableType)

可空類型語法糖

在C# 2.0中，我們可以使用?修飾符來表示可空類型。

下面的C#語句具有相同的IL代碼。

Nullable<int> x = 5;
int? y = 5;

IL_0004: call instance void valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>::.ctor(!0)

IL_000d: call instance void valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>::.ctor(!0)

使用null進行賦值和比較

C#編譯器允許使用null在比較和賦值中表示一個可空類型的空值。

對於下面的代碼，通過IL可以發現"x == null"實際調用的是HasValue屬性進行比較。

int? x = null;
Console.WriteLine(x == null);

IL_000b: call instance bool valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>::get_HasValue()

總結

C# 2.0中出現的可空類型解決了我們很多的問題，可空類型的相關知識還是比較容易理解的。

在使用中，我們可以直接使用?修飾符來創建可空值類型。

• C#委托的基本概念 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-02/113470.htm
• 進一步理解C#委托 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-02/113469.htm
• C#多線程編程實例 線程與窗體交互【附源碼】 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-07/104294.htm
• C#數學運算表達式解釋器 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-07/104289.htm
• 在C語言中解析JSON配置文件 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101822.htm
• C++ Primer Plus 第6版 中文版 清晰有書簽PDF+源代碼 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-05/101227.htm