四、可空类型Nullable<T>到底是什么鬼
值类型为什么不可以为空
首先我们都知道引用类型默认值都是null,而值类型的默认值都有非null。
为什么引用类型可以为空?因为引用类型变量都是保存一个对象的地址引用(就像一个url对应一个页面),而引用类型值为null的时候是变量值指向了一个空引用(如同一个空的url)
那为什么值不能有空值呢?其实很简单,因为如int值范围是-2147483648到2147483647。其中根本就没有给null值留那么一个位置。
我们为什么需要用到可空类型
举个栗子吧,我们定义一个人(Person),它有三个属性出生日期(BeginTime)、死亡日期(EndTime)、年龄(Age)。
如果这个人还健在人世,请问怎么给死亡日期赋值?有人很聪明说“为空啊”。是的,这就是我们的需求。
微软在C#2.0的时候就为我们引入了可null值类型( System.Nullable<T> ),那么下面来定义Person类。
1 public class Person 2 { 3 /// <summary> 4 /// 出生日期 5 /// </summary> 6 public DateTime BeginTime { get; set; } 7 /// <summary> 8 /// 死亡日期 9 /// </summary> 10 public System.Nullable<DateTime> EndTiem { get; set; } 11 public int Age 12 { 13 get 14 { 15 if (EndTiem.HasValue)//如果挂了(如果有值,证明死了) 16 { 17 return (EndTiem.Value - BeginTime).Days; 18 } 19 else//还没挂 20 { 21 return (DateTime.Now - BeginTime).Days; 22 } 23 } 24 } 25 }
这样,我们就可以很容易获得一个人的年龄了。
static void Main(string[] args) { Person p1 = new Person() { BeginTime = DateTime.Parse("1990-07-19") }; Person p2 = new Person() { BeginTime = DateTime.Parse("1893-12-26"), EndTiem = DateTime.Parse("1976-09-09") }; Console.WriteLine("我今年" + p1.Age + "岁。"); Console.WriteLine("毛爷爷活了" + p2.Age + "岁。"); Console.ReadKey(); }
可空类型的实现
我们前面用到了 System.Nullable<DateTime> 来表示可空时间类型,其实平时我们用得更多的是 DateTime? 直接在类型T后面加一个问号,这两种是等效的。多亏了微软的语法糖。
我们来看看 System.Nullable<T> 到底是何物。
搜噶,原来是一个结构。还看到了我们属性的 HasValue和Value属性。原来竟这般简单。一个结构两个属性,一个存值,一个存是否有值。那么下面我们也来试试吧。
不好意思,让大家失望了。前面我们就说过了,值类型是不可以赋值null的(结构也是值类型)。
怎么办!怎么办!不对啊,微软自己也是定义的结构,它怎么可以直接赋值null呢。(奇怪,奇怪,毕竟是人家微软自己搞得,可能得到了特殊的待遇吧)
可是,这样就让我们止步了吗?NO!我们都知道,看微软的IL(中间语言)的时候,就像脱了它的衣服一样,很多时候不明白的地方都可以看个究竟,下面我们就去脱衣服。
首先,我们用几种不同的方式给可空类型赋值。
static void Main(string[] args) { System.Nullable<int> number1 = null; System.Nullable<int> number2 = new System.Nullable<int>(); System.Nullable<int> number3 = 23; System.Nullable<int> number4 = new System.Nullable<int>(88); Console.ReadKey(); }
然后用reflector看编译后的IL。
原来如此,可空类型的赋值直接等效于构造实例。赋null时其实就是调用空构造函数,有值时就就把值传入带参数的构造函数。(柳暗花明又一村。如此,我们是否可以接着上面截图中的 MyNullable<T> 继续模拟可空类型呢?且继续往下看。)
public struct MyNullable<T> where T : struct { //错误 1 结构不能包含显式的无参数构造函数 //还好 bool默认值就是false,所以这里不显示为 this._hasValue = false也不会有影响 //public MyNullable() //{ // this._hasValue = false; //} public MyNullable(T value)//有参构造函数 { this._hasValue = true; this._value = value; } private bool _hasValue; public bool HasValue//是否不为空 { get { return _hasValue; } } private T _value; public T Value//值 { get { if (!this._hasValue)//如没有值,还访问就抛出异常 { throw new Exception(" 可为空的对象必须具有一个值"); } return _value; } } }
哟西,基本上已经模拟出了可空类型出来的。(但是我们还是不能直接赋值,只能通过构造函数的方式来使用自定义的可空类型)。
全部代码如下:
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; namespace 可空类型 { public class Person { /// <summary> /// 出生日期 /// </summary> public DateTime BeginTime { get; set; } /// <summary> /// 死亡日期 /// </summary> public MyNullable<DateTime> EndTiem { get; set; } //这里改用MyNullable /// <summary> /// 年龄 /// </summary> public double Age { get { if (EndTiem.HasValue)//如果挂了(如果有值,证明死了) { return (EndTiem.Value - BeginTime).Days / 365; } else//还没挂 { return (DateTime.Now - BeginTime).Days / 365; } } } } public struct MyNullable<T> where T : struct { //错误 1 结构不能包含显式的无参数构造函数 //还好 bool默认值就是false,所以这里不显示为 this._hasValue = false也不会有影响 //public MyNullable() //{ // this._hasValue = false; //} public MyNullable(T value)//有参构造函数 { this._hasValue = true; this._value = value; } private bool _hasValue; public bool HasValue//是否不为空 { get { return _hasValue; } } private T _value; public T Value//值 { get { if (!this._hasValue)//如没有值,还访问就抛出异常 { throw new Exception(" 可为空的对象必须具有一个值"); } return _value; } } } class Program { static void Main(string[] args) { Person p1 = new Person() { BeginTime = DateTime.Parse("1990-07-19") }; Person p2 = new Person() { BeginTime = DateTime.Parse("1893-12-26"), EndTiem = new MyNullable<DateTime>(DateTime.Parse("1976-09-09"))//这里使用MyNullable的有参构造函数 }; Console.WriteLine("我今年" + p1.Age + "岁。"); Console.WriteLine("毛爷爷活了" + p2.Age + "岁。"); Console.ReadKey(); } } }
和系统的可空类型得出了相同的结果。
总结
- 可空类型是结构(也就是值类型)
- 所以可空类型的null值和引用类型的null是不一样的。(可空类型的并不是引用类型的null,而是用结构的另一种表示方式来表示null)
有同学问,怎么样才可以做到直接赋值呢?这个我也没有什么好的办法,或许需要编译器的支持。
以上内容都是胡说八道。希望能对您有那么一点点用处,感谢阅读。
============== 2016-06-05更新==============
上面我们提出了疑问“怎么样才可以做到直接赋值呢”,本来我是没有好的解决办法。这里要感谢我们的园友@冲杀给我提供了好的解决方案。
implicit(关键字用于声明隐式的用户定义类型转换运算符。)
public static implicit operator MyNullable<T>(T value) { return new MyNullable<T>(value); }
只需要在 struct MyNullable<T> 中添加以上代码,就可以直接赋值了。(作用等效于是直接重写了“=”赋值符号)
完整代码如下:
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; namespace test { public class Person { /// <summary> /// 出生日期 /// </summary> public DateTime BeginTime { get; set; } /// <summary> /// 死亡日期 /// </summary> public MyNullable<DateTime> EndTiem { get; set; } //这里改用MyNullable /// <summary> /// 年龄 /// </summary> public double Age { get { if (EndTiem.HasValue)//如果挂了(如果有值,证明死了) { return (EndTiem.Value - BeginTime).Days / 365; } else//还没挂 { return (DateTime.Now - BeginTime).Days / 365; } } } } public struct MyNullable<T> where T : struct { //错误 1 结构不能包含显式的无参数构造函数 //还好 bool默认值就是false,所以这里不显示为 this._hasValue = false也不会有影响 //public MyNullable() //{ // this._hasValue = false; //} public MyNullable(T value)//有参构造函数 { this._hasValue = true; this._value = value; } private bool _hasValue; public bool HasValue//是否不为空 { get { return _hasValue; } } private T _value; public T Value//值 { get { if (!this._hasValue)//如没有值,还访问就抛出异常 { throw new InvalidOperationException(" 可为空的对象必须具有一个值"); } return _value; } } public static implicit operator MyNullable<T>(T value) { return new MyNullable<T>(value); } } class Program { static void Main(string[] args) { Person p1 = new Person() { BeginTime = DateTime.Parse("1990-07-19") }; Person p2 = new Person() { BeginTime = DateTime.Parse("1893-12-26"), EndTiem = DateTime.Parse("1976-09-09") //new MyNullable<DateTime>(DateTime.Parse("1976-09-09")) //这里使用MyNullable的有参构造函数 }; Console.WriteLine("我今年" + p1.Age + "岁。"); Console.WriteLine("毛爷爷活了" + p2.Age + "岁。"); Console.ReadKey(); } } }
如此,我们已经完成了自定义可空类型的直接赋值。但只是部分,如果想要赋值null呢?
同样还是出现了最开始的编译错误。我们想到既然上面的值赋值可以重新(隐式转换),那null应该也可以啊(null是引用类型的一个特定值)。
再加一个重载:
//隐式转换 public static implicit operator MyNullable<T>(string value) { if (value == null) return new MyNullable<T>(); throw new Exception("赋值右边不能为字符串"); //这里不知道是否可以在编译期间抛出错误(或者怎样限制只能传null) }
如此可以满足我们的需求了(并无异常)。
可惜美中不足,如果给 p2.EndTiem 赋值一个非空字符串时,要运行时才会报错(而系统的可空类型会在编译期就报错)。不知道大神们可有解!!
虽然如此,能做到直接赋值还是让我小小激动了一把。为此,特意查了下关键字 implicit operator ,又是让我小小激动了一把,我们不仅可以“重写”赋值,我们还可以“重写”+ - * / % & | ^ << >> == != > < >= <=等运算符。
下面我们先来“重写”下自定义可空类型的比较(==)运算符。
//"重写"比较运算符 public static bool operator ==(MyNullable<T> operand, MyNullable<T> operand2) { if (!operand.HasValue && !operand2.HasValue) { return true; } else if (operand.HasValue && operand2.HasValue) { if (operand2.Value.Equals(operand.Value)) { return true; } } return false; } //"重写"比较运算符 public static bool operator !=(MyNullable<T> operand, MyNullable<T> operand2) { return !(operand == operand2); }
Console.WriteLine("p1.EndTiem == null," + (p1.EndTiem == null).ToString()); Console.WriteLine("p2.EndTiem == null," + (p2.EndTiem == null).ToString()); Console.WriteLine("p1.EndTiem == DateTime.Parse(1976-09-09)," + (p1.EndTiem == DateTime.Parse("1976-09-09")).ToString()); Console.WriteLine("p2.EndTiem == DateTime.Parse(1976-09-09)," + (p2.EndTiem == DateTime.Parse("1976-09-09")).ToString()); p1.EndTiem = DateTime.Parse("2016-06-06"); p2.EndTiem = null; Console.WriteLine(); Console.WriteLine("赋值 p1.EndTiem = DateTime.Parse(2016-06-06) p2.EndTiem = null 后:"); Console.WriteLine("p1.EndTiem == null," + (p1.EndTiem == null).ToString()); Console.WriteLine("p2.EndTiem == null," + (p2.EndTiem == null).ToString()); Console.WriteLine("p1.EndTiem == DateTime.Parse(2016-06-06)," + (p1.EndTiem == DateTime.Parse("2016-06-06")).ToString()); Console.WriteLine("p2.EndTiem == DateTime.Parse(2016-06-06)," + (p2.EndTiem == DateTime.Parse("2016-06-06")).ToString());
结果完全符合!
完整代码如下:
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; namespace test { public class Person { /// <summary> /// 出生日期 /// </summary> public DateTime BeginTime { get; set; } /// <summary> /// 死亡日期 /// </summary> public MyNullable<DateTime> EndTiem { get; set; } //这里改用MyNullable /// <summary> /// 年龄 /// </summary> public double Age { get { if (EndTiem.HasValue)//如果挂了(如果有值,证明死了) { return (EndTiem.Value - BeginTime).Days / 365; } else//还没挂 { return (DateTime.Now - BeginTime).Days / 365; } } } } public struct MyNullable<T> where T : struct { //错误 1 结构不能包含显式的无参数构造函数 //还好 bool默认值就是false,所以这里不显示为 this._hasValue = false也不会有影响 //public MyNullable() //{ // this._hasValue = false; //} public MyNullable(T value)//有参构造函数 { this._hasValue = true; this._value = value; } private bool _hasValue; public bool HasValue//是否不为空 { get { return _hasValue; } } private T _value; public T Value//值 { get { if (!this._hasValue)//如没有值,还访问就抛出异常 { throw new InvalidOperationException(" 可为空的对象必须具有一个值"); } return _value; } } //隐式转换 public static implicit operator MyNullable<T>(T value) { return new MyNullable<T>(value); } //隐式转换 public static implicit operator MyNullable<T>(string value) { if (value == null) return new MyNullable<T>(); throw new Exception("赋值右边不能为字符串"); //这里不知道是否可以在编译期间抛出错误(或者怎样限制只能传null) } //"重写"比较运算符 public static bool operator ==(MyNullable<T> operand, MyNullable<T> operand2) { if (!operand.HasValue && !operand2.HasValue) { return true; } else if (operand.HasValue && operand2.HasValue) { if (operand2.Value.Equals(operand.Value)) { return true; } } return false; } //"重写"比较运算符 public static bool operator !=(MyNullable<T> operand, MyNullable<T> operand2) { return !(operand == operand2); } } class Program { static void Main(string[] args) { Person p1 = new Person() { BeginTime = DateTime.Parse("1990-07-19") }; Person p2 = new Person() { BeginTime = DateTime.Parse("1893-12-26"), EndTiem = DateTime.Parse("1976-09-09") //new MyNullable<DateTime>(DateTime.Parse("1976-09-09")) //这里使用MyNullable的有参构造函数 }; Console.WriteLine("我今年" + p1.Age + "岁。"); Console.WriteLine("毛爷爷活了" + p2.Age + "岁。"); Console.WriteLine(); Console.WriteLine("p1.EndTiem == null," + (p1.EndTiem == null).ToString()); Console.WriteLine("p2.EndTiem == null," + (p2.EndTiem == null).ToString()); Console.WriteLine("p1.EndTiem == DateTime.Parse(1976-09-09)," + (p1.EndTiem == DateTime.Parse("1976-09-09")).ToString()); Console.WriteLine("p2.EndTiem == DateTime.Parse(1976-09-09)," + (p2.EndTiem == DateTime.Parse("1976-09-09")).ToString()); p1.EndTiem = DateTime.Parse("2016-06-06"); p2.EndTiem = null; Console.WriteLine(); Console.WriteLine("赋值 p1.EndTiem = DateTime.Parse(2016-06-06) p2.EndTiem = null 后:"); Console.WriteLine("p1.EndTiem == null," + (p1.EndTiem == null).ToString()); Console.WriteLine("p2.EndTiem == null," + (p2.EndTiem == null).ToString()); Console.WriteLine("p1.EndTiem == DateTime.Parse(2016-06-06)," + (p1.EndTiem == DateTime.Parse("2016-06-06")).ToString()); Console.WriteLine("p2.EndTiem == DateTime.Parse(2016-06-06)," + (p2.EndTiem == DateTime.Parse("2016-06-06")).ToString()); Console.ReadKey(); } } }
转换关键字:operator、explicit与implicit解析资料:http://www.cnblogs.com/hunts/archive/2007/01/17/operator_explicit_implicit.html
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