在 2020 年的最後一天,博客園發起了一個開源項目:基於 .NET 的博客引擎 fluss,我抽空把源碼下載下來看了下,發現在屬性的定義中,有很多地方都用到了 null!
,如下圖所示:
這是什麼用法呢?之前沒有在項目中用過,所以得空就研究了一下。
以前,!
運算符用來表示 “否”,比如不等於 !=
。在 C# 8.0 以後,!
運算符有了一個新意義—— null
包容運算符,用來控制類型的可空性。要了解 null
包容運算符,首先就要了解可爲 null 的引用類型。
可爲 null 的引用類型
C# 8.0 引入了可爲 null 的引用類型,與可空類型補充值類型的方式一樣,它們以相同的方式補充引用類型。也就是說,通過將 ?
追加到某引用類型,可以將變量聲明爲可以爲 null 的引用類型。例如,string?
表示可以爲 null
的 string
。使用這些新類型可以更清楚地表達代碼設計的意圖 —— 比如將某些變量聲明爲 必須始終具有值,而其他一些變量聲明爲 可以缺少值。
藉助這個定義,我們在定義引用類型的變量或屬性時,便有了兩種選擇:
假定引用不可以爲
null
。 當變量定義爲不可以爲null
時,編譯器會強制執行規則——確保在不檢查它們是否爲null
的前提下,取消引用這些變量是安全的:
變量必須初始化爲非
null
值。變量永遠不能賦值爲
null
。
假定引用可以爲
null
。 當變量定義爲可以爲null
時,編譯器會強制執行不同的規則——確保您自己已正確檢查null
引用:-
只有當編譯器可以保證該值不爲
null
時,纔可以取消引用該變量。這些變量可以用默認的
null
值進行初始化,也可以在其他代碼中賦值爲null
。
與 C# 8.0 之前對引用變量的處理相比,這個新功能提供了顯著的優勢。在早期版本中,不能通過變量的聲明來確定設計意圖,編譯器沒有爲引用類型提供針對
null
引用異常的安全性。通過添加可爲
null
的引用類型,您可以更清楚地聲明您的意圖。null
值是表示一個變量不引用值的正確方法,請不要使用此功能從代碼中刪除所有的null
值。而是,應向編譯器和閱讀代碼的其他開發人員聲明您的意圖。通過聲明意圖,編譯器會在您編寫與該意圖不一致的代碼時警告您。是不是讀起來有點繞?還是直接看示例比較容易理解些,請繼續往下看。首先,我們來
啓用可爲 null 的引用類型
有三種方法可以啓用可爲 null 的引用類型。
在項目文件中啓用
<Nullable>enable</Nullable>
將上面這一行添加到項目文件中,爲當前項目啓用 可爲 null 的引用類型,如下圖所示:
在自定義項目屬性中啓用
在
Directory.Build.props
文件中可以爲目錄下的所有項目啓用 可爲 null 的引用類型, 下面截圖是 fluss 項目中的設置:使用預處理器指令啓用
可以使用
#nullable enable
和#nullable disable
預處理器指令在代碼中的任意位置啓用和禁用 可爲 null 的引用類型:舉例說明
典型用法
假設有這個定義:
class Person { public string? MiddleName; }
如下這樣調用:
void LogPerson(Person person) { Console.WriteLine(person.MiddleName.Length); // 警告 CS8602 解引用可能出現空引用。 Console.WriteLine(person.MiddleName!.Length); // 沒有警告 }
這個
!
運算符基本上就是關閉了編譯器的空檢查。內部運行機制
使用此運算符告訴編譯器可以安全地訪問可能爲
null
的內容。您可以用它來表達在這種情況下“不關心”null
安全性。當我們討論到
null
安全性時,一個變量可以有兩種狀態:Nullable : 可以爲
null
。Non-Nullable :不可以爲
null
。
從 C# 8.0 開始,所有的引用類型默認都是 Non-nullable。
“可空性”可以通過以下兩個新的類型運算符進行修改:
!
:從 Nullable 改爲 Non-Nullable?
:從 Non-Nullable 改爲 Nullable
這兩個運算符是相互對應的。您使用這兩個運算符限定變量,然後編譯器根據您的限定來確保
null
安全性。?
運算符的用法Nullable:
string? x;
x
是引用類型,因此默認是不可以爲null
的。我們使用
?
運算符將其改爲可以爲null
的。x = null;
賦值正常,沒有警告。
Non-Nullable:
string y;
-
y
是引用類型,因此默認是不可以爲null
的。y = null;
賦值會產生一個警告,因爲您給一個聲明爲不支持null
的變量分配了一個null
值。
如下圖:
!
運算符的用法string x; string? y = null;
x = y;
非法!警告:將 null 文本或可能的 null 值轉換爲不可爲 null 類型(
y
可能爲null
)。賦值運算符
=
左邊是不可以爲null
的,但右邊是可以爲null
的。
x = y!;
-
合法!
賦值運算符
=
左右兩邊都是不可以爲null
的。因爲
y!
使用了!
運算符到y
,使得右邊也變成了不可以爲null
的,所以賦值沒有問題。
如下圖:
⚠️ 警告:
null
包容運算符!
僅在類型系統級別關閉編譯器檢查;在運行時,該值仍然可能是null
。這是反模式的
C# 編程時應該儘量避免使用
null
包容運算符!
。有一些有效的使用場景(在下面會介紹),比如單元測試,使用這個運算符是適合的。不過,在 99% 的情況下,使用替代解決方案會更好。請不要只是爲了取消警告,而在代碼中打幾十個
!
。要想清楚您的場景是否真的值得使用它。???? 可以使用,但要小心使用。如果沒有實際的目的或使用場景,請不要使用它。
null
包容運算符!
抵消了您獲得的編譯器保證的null
安全性的作用!使用
!
運算符將導致很難發現 bug。如果您定義了一個標記爲不可以爲null
的屬性,您也就假定了可以安全地使用它。但是在運行時,您卻突然遇到NullReferenceException
異常而撓頭,因爲一個值在用!
繞過了編譯器檢查後,實際上卻變成了null
,這不是給自己添麻煩嗎?既然這樣,那麼,
爲什麼
!
運算符會存在?在某些邊緣情況下,編譯器無法檢測到可以爲 null 的值實際上是不爲
null
的。使遺留代碼庫遷移更容易。
在某些情況下,您根本不關心某些內容是否爲
null
。在進行單元測試時,您可能想要檢查傳遞
null
時的代碼行爲。
接下來,我們繼續看下:
null!
是什麼意思呢?null!
是在告訴編譯器null
不是null
值,這聽起來很怪異,是不是?實際上,它和上面例子中的
y!
一樣。它只是看起來挺怪異,因爲您將該運算符用在了null
字面量上,但概念是一樣的。我們再來看一下文章開頭提到的 fluss 源碼中的一行代碼:
/// <summary> /// 所屬的博客。 /// </summary> public BlogSite BlogSite { get; set; } = null!;
這行代碼定義了一個名稱爲
BlogSite
、類型爲BlogSite
的不可以爲null
的類屬性。因爲它是不可以爲null
的,因此單從技術上講,很明顯它是不可以被賦值爲null
的。但是,您可以通過使用
!
運算符,將BlogSite
屬性賦值爲null
。因爲,就編譯器所關心的null
安全性而言,null!
不是null
。總結
看到這裏,想必您肯定已經明白了
null!
是什麼意思,也學會了null
包容運算符!
的概念、由來和用法。但是正如我在文中提到的那樣,編程時應該儘量避免使用!
,因爲它抵消了您本可以獲得的編譯器保證的null
安全性;而且,這種寫法閱讀起來有點讓人費解。
參考:
https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/nullable-references
https://stackoverflow.com/questions/54724304/what-does-null-statement-mean
https://www.cnblogs.com/cmt/p/14217355.html
https://www.meziantou.net/csharp-8-nullable-reference-types.htm