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.NET中可空值类型【Nullable<T>】实现原理_实用技巧_

2023-05-24 427人已围观

简介 .NET中可空值类型【Nullable<T>】实现原理_实用技巧_

为了让.Net中的值类型可以赋值为null，微软特地添加了Nullable类型，也可简写为T?。但是Nullable自身是结构体，也是值类型，那么它是如何实现将null赋值给值类型的呢？

下面通过自定义一个可空值类型来讲解Nullable的实现原理。

自定义可空值类型

 struct XfhNullable where T : struct { private T innerValue; //这个属性很重要 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; } }

一个可空值类型的结构体大致功能已经定义好了，下面我们来创建可空值类型的实例来验证下。

 using static System.Console; class Program { static void Main() { //使用结构体默认的无参构造函数进行实例化 XfhNullable num = new XfhNullable(); WriteLine(num.HasValue); WriteLine(null_num.GetValueOrDefault()); } }

可以看到，变量num并不含有值，调用GetValueOrDefault()则会获取它的默认值 0；

这时我们将null赋值给变量num会发现编译器报错Cannot convert null to 'XfhNullable' because it is a non-nullable value type这是因为编译器把我们定义的结构体XfhNullable看作是普通值类型而非可空值类型，所以我们还要添加可空值类型和XfhNullable之间的转换功能。

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

上面的代码实现了可空值类型向XfhNullable的隐式转换，添加上面代码之后发现编译器不再报错。XfhNullable已经成为一个可为null的值类型。

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

XfhNullable中的属性HasValue的作用就是标记当前类型是否为null，若是则返回False，否则返回True。当HasValue为False时调用该类型的Value属性则会抛出异常InvalidOperationException。但可调用GetValueOrDefault()方法来获取类型的默认值。

Nullable类型可以通过运算符==来判断值是否为null，我们也可以通过运算符重载来实现该功能：

 public static bool operator ==(XfhNullable cn, object obj) { if (cn.HasValue) { return false; } return true; } public static bool operator !=(XfhNullable cn, object obj) { return !(cn == obj); }
 static void Main() { XfhNullable null_num = null; WriteLine(null_num == null); }

接下来，我们来实现普通值类型和XfhNullable之间的转换：

 public static implicit operator XfhNullable(T value) { return new XfhNullable(value); } public static explicit operator T(XfhNullable value) { return value.innerValue; }
 static void Main() { XfhNullable null_num = null; null_num = 12;//int类型隐式转换为XfhNullable类型 WriteLine(null_num == null); WriteLine(null_num.Value); int i = (int)null_num;//XfhNullable类型强制转换为int类型 WriteLine(i); }

获取实例在运行时的类型：

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

这个返回值不大友好，我们希望这里返回内置的值类型，System.Int32，具体实现代码如下：

 //因为Object类中的GetType方法不允许子类重写（避免子类隐藏自己的实际类型） //所以这里使用关键字new来隐藏Object类中的GetType方法 public new Type GetType() { return innerValue.GetType(); }

结论：没有可为空的值类型

至此，我们已经自定义了一个可为空的值类型XfhNullable，通过以上代码，我们不难发现所谓可为空的值类型是不存在的，它是通过属性HasValue来对null值进行标记的，其内部通过字段innerValue（该字段对应Nullable中的value字段）来维护该类型的值，若被赋值为null则innerValue初始化为值类型的初始值。换句话说，Nullable只是在逻辑层面上实现了把null赋值给值类型，给我们一种值类型可为null的感觉。

最后说下可空值类型的装箱与拆箱。

CLR在对Nullable实例执行装箱操作时首先检查它是否为null，若是则CLR不装箱任何东西而是直接返回null；若实例的值不是null则获取该实例的值（Value属性）并对这个值进行装箱操作。

拆箱时，对于null则返回一个Nullable()实例，对于一个具体的数值，如5，则返回Nullable(5)实例。

以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，同时也希望多多支持！

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