可空类型Nullable<T>用法详解

本文详细讲解了可空类型Nullable的用法，文中通过示例代码介绍的非常详细。对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值，需要的朋友可以参考下

一、简介

众所周知，值类型变量不能null，这也是为什么它们被称为值类型。但是，在实际的开发过程中，也需要值为null的一些场景。例如以下场景：

场景1：您从数据库表中检索可空的整数数据列，数据库中的null值没有办法将此值分配给C#中Int32类型；

场景2：您在UI绑定属性，但是某些值类型的字段不是必须录入的（例如在人员管理中的死亡日期）；

场景3：在Java中，java.Util.Date是一个引用类型，因此可以将此类型的字段设置为null。但是，在CLR中，System.DateTime是一个值类型，DateTime 变量不能null。如果使用Java编写的应用程序要将日期/时间传达给在CLR上运行的Web服务，如果Java应用程序发送是null， CLR中没有供对应的类型；

场景4：在函数中传递值类型时，如果参数的值无法提供并且不想传递，可以使用默认值。但有时默认值并不是最佳的选择，因为默认值实际也传递了一个默认的参数值，逻辑需要特殊的处理；

场景5：当从xml或json反序列化数据时，数据源中缺少某个值类型属性的值，这种情况很不方便处理。

当然，我们日常工作中还有很多类似的情况。

为了摆脱这些情况，Microsoft在CLR中增加了可为空值类型的概念。为了更清楚理解这一点，我们看一下System.Nullable类型的逻辑定义：

 namespace System { [Serializable] public struct Nullable where T : struct { private bool hasValue; internal T value; public Nullable(T value) { this.value = value; this.hasValue = true; } public bool HasValue { get { return hasValue; } } public T Value { get { if (!HasValue) { ThrowHelper.ThrowInvalidOperationException(ExceptionResource.InvalidOperation_NoValue); } return value; } } public T GetValueOrDefault() { return value; } public T GetValueOrDefault(T defaultValue) { return HasValue ? value : defaultValue; } public override bool Equals(object other) { if (!HasValue) return other == null; if (other == null) return false; return value.Equals(other); } public override int GetHashCode() { return HasValue ? value.GetHashCode() : 0; } public override string ToString() { return HasValue ? value.ToString() : ""; } public static implicit operator Nullable(T value) { return new Nullable(value); } public static explicit operator T(Nullable value) { return value.Value; } } }

从上面的定义可以总结如下几点：

Nullable 类型也是一个值类型；
Nullable 类型包含一个Value属性用于表示基础值，还包括一个Boolean类型的HasValue属性用于表示该值是否为null ；
Nullable 是一个轻量级的值类型。Nullable类型的实例占用内存的大小等于一个值类型与一个Boolean类型占用内存大小之和；
Nullable 的泛型参数T必须是值类型。您只能将Nullable类型与值类型结合使用，您也可以使用用户定义的值类型。

二、语法和用法

使用Nullable类型，只需指定一个其它值类型的泛型参数T。

示例：

    Nullable i = 1; Nullable j = null; Nullable> k; //这是一个错误语法，编译会报错。

CLR还提供了一种简写的方式。

     int? i = 1; int? j = null;

可以通过 Value 属性来获取基础类型的值。如下所示，如果不为null，则将返回实际的值，否则将抛出InvalidOperationException异常；您可以在调用Value属性的时，需要检查是否为null。

     Nullable i = 1; Nullable j = null; Console.WriteLine(i.HasValue); //输出结果：True Console.WriteLine(i.Value); //输出结果：1 Console.WriteLine(j.HasValue); //输出结果：False Console.WriteLine(j.Value); //抛异常： System.InvalidOperationException

三、类型的转换和运算

C#还支持简单的语法来使用Nullable类型。它还支持Nullable实例的隐式转换和转换。如下示例演示：

     // 从System.Int32隐式转换为Nullable int? i = 5; // 从'null'隐式转换为Nullable int? j = null; // 从Nullable到Int32的显式转换 int k = (int)i; // 基础类型之间的转换 Double? x = 5; // 从Int到Nullable 的隐式转换 Double? y = j; // 从Nullable 隐式转换Nullable

对Nullable 类型使用操作符，与包含的基础类型使用方法相同。

一元运算符（++、--、 - 等），如果Nullable类型值是null时，返回null；
二元运算符（+、-、*、/、％、^等）任何操作数是null，返回null；
对于==运算符，如果两个操作数都是null，则表达式计算结果为true，如果任何一个操作数是null，则表达式计算结果为false；如果两者都不为null，它照常比较。
对于关系运算符（>、<、>=、<=），如果任何一个操作数是null，则运算结果是false，如果操作数都不为null，则比较该值。

见下面的例子：

     int? i = 5; int? j = null; // 一元运算符 i++; // i = 6 j = -j; // j = null // 二元运算符 i = i + 3; // i = 9 j = j * 3; // j = null; // 等号运算符（==、!=） var r = i == null; //r = false r = j == null; //r = true r = i != j; //r = true // 比较运算符（<、>、<=、>=） r = i > j; //r = false i = null; r = i >= j; //r = false，注意，i=null、j=null，但是>=返回的结果是false

Nullable也可以像引用类型一样，支持三元操作符。

     // 如果雇员的年龄返回null（出生日期可能未输入），请设置值0. int age = employee.Age ?? 0; // 在聚合函数中使用三元操作符。 int?[] numbers = {}; int total = numbers.Sum() ?? 0;

四、装箱与拆箱

我们已经知道了Nullable是一个值类型，现在我们再来聊一聊它的装箱与拆箱。

CLR采用一个特殊的规则来处理Nullable类型的装箱与拆箱。当一个Nullable类型的实例装箱时，CLR会检查实例的HasValue属性：如果是true，则将实例Value属性的值进行装箱后返回结果；如果返回false，则直接返回null，不做任何的处理。

在拆箱处理时，与装箱处反。CLR会检查拆箱的对象是否为null，如果是直接创建一个新的实例 new Nullable()，如果不为null，则将对象拆箱为类型T，然后创建一个新实例 new Nullable(t)。

     int? n = null; object o = n; //不会进行装箱操作，直接返回null值 Console.WriteLine("o is null = {0}", object.ReferenceEquals(o, null)); //输出结果：o is null = True n = 5; o = n; //o引用一个已装箱的Int32 Console.WriteLine("o's type = {0}", o.GetType()); //输出结果：o's type = System.Int32 o = 5; //将Int32类型拆箱为Nullable类型 int? a = (Int32?)o; // a = 5 //将Int32类型拆箱为Int32类型 int b = (Int32)o; // b = 5 // 创建一个初始化为null o = null; // 将null变为Nullable类型 a = (Int32?)o; // a = null b = (Int32)o; // 抛出异常：NullReferenceException

五、GetType()方法

当调用Nullable类型的GetType()方法时，CLR实际返回类型的是泛型参数的类型。因此，您可能无法区分Nullable实例上是一个Int32类型还是Nullable。见下面的例子：

     int? i = 10; Console.WriteLine(i.GetType()); //输出结果是：System.Int32 i = null; Console.WriteLine(i.GetType()); //NullReferenceException

原因分析：

这是因为调用GetType()方法时，已经将当前实例进行了装箱，根据上一部分装箱与拆箱的内容，这里实际上调用的是Int32类型的GetType()方法。

调用值类型的GetType()方法时，均会产生装箱，关于这一点大家可以自己去验证。

六、ToString()方法

当调用Nullable类型的ToString()方法时，如果HasValue属性的值为false，则返回String.Empty，如果该属性的值为true，则调用的逻辑是Value.ToString()。见下面的例子：

     int? i = 10; Console.WriteLine(i.ToString()); //输出结果：10 i = null; Console.WriteLine(i.ToString() == string.Empty); //输出结果：True

七、System.Nullable帮助类

微软还提供一个同名System.Nullable的静态类，包括三个方法：

 public static class Nullable { //返回指定的可空类型的基础类型参数。 public static Type GetUnderlyingType(Type nullableType); //比较两个相对值 System.Nullable 对象。 public static int Compare(T? n1, T? n2) where T : struct //指示两个指定 System.Nullable 对象是否相等。 public static bool Equals(T? n1, T? n2) where T : struct }

在这里面我们重点说明一下GetUnderlyingType(Type nullableType)方法，另外两个方法是用来比较值的，大家可以自己研究。

GetUnderlyingType(Type nullableType)方法是用来返回一个可为空类型的基础类型，如果 nullableType 参数不是一个封闭的Nullable泛型，则反回null。

     Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(Nullable))); //输出结果：System.Int32 Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(Nullable<>)) == null); //输出结果：True Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(int)) == null); //输出结果：True Console.WriteLine(Nullable.GetUnderlyingType(typeof(string)) == null); //输出结果：True

八、语法糖

微软对Nullable提供了丰富的语法糖来减少开发员的工作量，下面是我想到供您参考。

简写

    int? i = 5; int? j = null; var r = i != null; var v = (int) i; i++; i = i + 3; r = i != j; r = i >= j; var k = i + j; double? x = 5; double? y = j;

编译后的语句

    int? i = new int?(5); int? j = new int?(); var r = i.HasValue; var v = i.Value; i = i.HasValue ? new int?(i.GetValueOrDefault() + 1) : new int?(); i = i.HasValue ? new int?(i.GetValueOrDefault() + 3) : new int?(); r = i.GetValueOrDefault() != j.GetValueOrDefault() || i.HasValue != j.HasValue; r = i.GetValueOrDefault() >= j.GetValueOrDefault() && i.HasValue & j.HasValue; int? k = i.HasValue & j.HasValue ? new int?(i.GetValueOrDefault() + j.GetValueOrDefault()) : new int?(); double? x = new double?((double) 5); double? y = j.HasValue ? new double?((double) j.GetValueOrDefault()) : new double?();

到此这篇关于可空类型Nullable用法详解的文章就介绍到这了。希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持0133技术站。

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