.NET中可空值類型【Nullable<T>】實現(xiàn)原理

來源：懂視網(wǎng) 責(zé)編：小采時間：2020-11-27 22:35:53

.NET中可空值類型【Nullable<T>】實現(xiàn)原理

.NET中可空值類型【Nullable<T>】實現(xiàn)原理:為了讓.Net中的值類型可以賦值為null，微軟特地添加了Nullable<T>類型，也可簡寫為T?。但是Nullable<T>自身是結(jié)構(gòu)體，也是值類型，那么它是如何實現(xiàn)將null賦值給值類型的呢？下面通過自定義一個可空值類型來講解Nullable<T

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導(dǎo)讀.NET中可空值類型【Nullable<T>】實現(xiàn)原理:為了讓.Net中的值類型可以賦值為null，微軟特地添加了Nullable<T>類型，也可簡寫為T?。但是Nullable<T>自身是結(jié)構(gòu)體，也是值類型，那么它是如何實現(xiàn)將null賦值給值類型的呢？下面通過自定義一個可空值類型來講解Nullable<T

為了讓.Net中的值類型可以賦值為null，微軟特地添加了Nullable<T>類型，也可簡寫為T?。但是Nullable<T>自身是結(jié)構(gòu)體，也是值類型，那么它是如何實現(xiàn)將null賦值給值類型的呢？

下面通過自定義一個可空值類型來講解Nullable<T>的實現(xiàn)原理。

自定義可空值類型

struct XfhNullable<T> where T : struct
{
 private T innerValue;
 //這個屬性很重要
 public bool HasValue { set; get; }
 public T Value
 {
 get
 {
 return HasValue ? innerValue: throw new InvalidOperationException();
 }
 }
 public XfhNullable(T value)
 {
 this.innerValue= value;
 HasValue = true;
 }
 public T GetValueOrDefault(T value)
 {
 return HasValue ? this.innerValue: value;
 }
 public T GetValueOrDefault()
 {
 return this.innerValue;
 }
}

一個可空值類型的結(jié)構(gòu)體大致功能已經(jīng)定義好了，下面我們來創(chuàng)建可空值類型的實例來驗證下。

using static System.Console;
class Program
{
 static void Main()
 {
 //使用結(jié)構(gòu)體默認(rèn)的無參構(gòu)造函數(shù)進行實例化
 XfhNullable<int> num = new XfhNullable<int>();
 WriteLine(num.HasValue);
 WriteLine(null_num.GetValueOrDefault());
 }
}

可以看到，變量num并不含有值，調(diào)用GetValueOrDefault()則會獲取它的默認(rèn)值 0；

這時我們將null賦值給變量num會發(fā)現(xiàn)編譯器報錯Cannot convert null to 'XfhNullable<int>' because it is a non-nullable value type這是因為編譯器把我們定義的結(jié)構(gòu)體XfhNullable<T>看作是普通值類型而非可空值類型，所以我們還要添加可空值類型和XfhNullable<T>之間的轉(zhuǎn)換功能。

public static implicit operator XfhNullable<T>(T? nullabelValue)
{
 if (nullabelValue== null)
 {
 return new XfhNullable<T>();
 }
 return new XfhNullable<T>(nullabelValue.Value);
}

上面的代碼實現(xiàn)了可空值類型向XfhNullable<T>的隱式轉(zhuǎn)換，添加上面代碼之后發(fā)現(xiàn)編譯器不再報錯。XfhNullable<T>已經(jīng)成為一個可為null的值類型。

static void Main()
{
 XfhNullable<int> null_num = null;
 WriteLine(null_num.HasValue);
}

XfhNullable<T>中的屬性HasValue的作用就是標(biāo)記當(dāng)前類型是否為null，若是則返回False，否則返回True。當(dāng)HasValue為False時調(diào)用該類型的Value屬性則會拋出異常InvalidOperationException。但可調(diào)用GetValueOrDefault()方法來獲取類型的默認(rèn)值。

Nullable<T>類型可以通過運算符==來判斷值是否為null，我們也可以通過運算符重載來實現(xiàn)該功能：

public static bool operator ==(XfhNullable<T> cn, object obj)
{
 if (cn.HasValue)
 {
 return false;
 }
 return true;
}
public static bool operator !=(XfhNullable<T> cn, object obj)
{
 return !(cn == obj);
}

static void Main()
{
 XfhNullable<int> null_num = null;
 WriteLine(null_num == null);
}

接下來，我們來實現(xiàn)普通值類型和XfhNullable<T>之間的轉(zhuǎn)換：

public static implicit operator XfhNullable<T>(T value)
{
 return new XfhNullable<T>(value);
}
public static explicit operator T(XfhNullable<T> value)
{
 return value.innerValue;
}

static void Main()
{
 XfhNullable<int> null_num = null;
 null_num = 12;//int類型隱式轉(zhuǎn)換為XfhNullable<int>類型
 WriteLine(null_num == null);
 WriteLine(null_num.Value);
 int i = (int)null_num;//XfhNullable<int>類型強制轉(zhuǎn)換為int類型
 WriteLine(i);
}

獲取實例在運行時的類型：

static void Main()
{
 XfhNullable<int> null_num = 12;
 WriteLine(null_num.GetType());
}

這個返回值不大友好，我們希望這里返回內(nèi)置的值類型，System.Int32，具體實現(xiàn)代碼如下：

//因為Object類中的GetType方法不允許子類重寫（避免子類隱藏自己的實際類型）
//所以這里使用關(guān)鍵字new來隱藏Object類中的GetType方法
public new Type GetType()
{
 return innerValue.GetType();
}

結(jié)論：沒有可為空的值類型

至此，我們已經(jīng)自定義了一個可為空的值類型XfhNullable<T>，通過以上代碼，我們不難發(fā)現(xiàn)所謂可為空的值類型是不存在的，它是通過屬性HasValue來對null值進行標(biāo)記的，其內(nèi)部通過字段innerValue（該字段對應(yīng)Nullable<T>中的value字段）來維護該類型的值，若被賦值為null則innerValue初始化為值類型的初始值。換句話說，Nullable<T>只是在邏輯層面上實現(xiàn)了把null賦值給值類型，給我們一種值類型可為null的感覺。

最后說下可空值類型的裝箱與拆箱。

CLR在對Nullable<T>實例執(zhí)行裝箱操作時首先檢查它是否為null，若是則CLR不裝箱任何東西而是直接返回null；若實例的值不是null則獲取該實例的值（Value屬性）并對這個值進行裝箱操作。

拆箱時，對于null則返回一個Nullable<T>()實例，對于一個具體的數(shù)值，如5，則返回Nullable<T>(5)實例。

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