C# 可空引用类型

可空引用类型是C#8.0计划新增的一个功能，不过已经发布了预览版本，今天我们来体验一下可空引用类型。

安装

您必须下载Visual Studio 2017 15.5预览版（目前最新发布版本是15.4），下载地址：https://www.visualstudio.com/en-us/news/releasenotes/vs2017-preview-relnotes。

安装Roslyn扩展预览版本：

1. 下载并解压 Roslyn_Nullable_References_Preview.zip [最新版本 11/15/17]；
2. 关闭所有运行的Visual Studio；
3. 运行zip根目录中的 .install.bat 脚本（如果需要卸载扩展，可以运行.uninstall.bat脚本）；

语法与类型

在语法上，可为空引用类型与可为空值类型使用的语法是一致的，在类型后面追加 ? 即可。

class Person
{
    public string FirstName;   
    public string? MiddleName; 
    public string LastName;
}

我们都知道当初微软在增加可为空值类型的时候，实际是在框架中增加了System.Nullable<>类型，您肯定会问，可为空引用类型以框架中又增加了什么新的类型。

我们来看一个演示：

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine(typeof(string?).FullName);
        }
    }

输出结果：

您是否觉得奇怪，怎么输出的是System.String，是的，其实微软在框架中没有加入任何类型，我们Person类型进行编译后，再通过dotPeek进行反编译，就明白到底发生了什么。

反编译后的结果：

    internal class Person
    {
        public string FirstName;
        [Nullable]
        public string MiddleName;
        public string LastName;
    }

只是在MiddleName字段上增加了System.Runtime.CompilerServices.NullableAttribute标记。

我们来看一看属性、参数、变量、返回值编译之前与编译之后的比对结果。

属性

    // 编译前：
    public string? MiddleName { get; set; }  
  
    // 编译后:
    [Nullable]
    public string MiddleName { [return: Nullable] get; [param: Nullable] set; }

参数

    // 编译前：
    public Person(string? middleName )
    {
        this.MiddleName = middleName;
    }

    // 编译后:
    public Person([Nullable] string middleName)
    {
      this.MiddleName = middleName;
    }

返回值

    // 编译前：
    public string? DoSomething()
    {
        return null;
    }

    // 编译后:
    [return: Nullable]
    public string DoSomething()
    {
      return (string) null;
    }

变量

    // 编译前：
    string? name;

    // 编译后:
    string name;

这里除了变量，其它的都使用了NullableAttribute标记进行的修饰。

它可以做什么？

通过上面的章节，我们知道，可为空引用类型只是在参数、属性、参数和返回值中使用NullableAttribute标记进行修饰，实际上对程序的正常运行没有任何的影响。那么它可以为我们做什么呢？

表达意图

在C#中不能表达这个变量、参数、字段、属性，返回值等可能为null或不能为null，可为空类型可以帮我们解决这个问题。

    class Person
    {
        public string FirstName;   // 不为null
        public string? MiddleName; // 可能为null
        public string LastName;    // 不为null
    }

这个类型的可以表示每一个人都应该 FristName 和 LastName ，但是不是每一个人都应该有 MiddleName。

编译器检测

可为空引用类型的另一个好处是编译器可以帮助我们检测代码，比如对于直接使用可为空引用类型的属性，编译器会发出警告。

    void M(Person p)
    {
        p.FirstName = null;          // 1 WARNING: Cannot convert null to non-nullable reference。
        p.LastName = p.MiddleName;   // 2 WARNING: Possible null reference assignment.
        string s = default(string);  // 3 WARNING: Cannot convert null to non-nullable reference。
        
        if (p.MiddleName != null) 
        {
            WriteLine(p.MiddleName.Length); // ok
        }
        
         WriteLine(p.MiddleName!.Length); // ok
    }
    
    class Person
    {
        public string FirstName;     // 4 WARNING: Non-nullable field 'FirstName' is uninitialized.
        public string? MiddleName; 
        public string LastName;      // 5 WARNING: Non-nullable field 'LastName' is uninitialized.
    }

编译器会帮我们做以下几点检测：

1. 如果给非可为空引用类型赋null值或可为空引用类型的值，则会发出警告；
2. 如果直接使用可为空引用类型，则会发出警告；
3. 如果从来没有给非可为空引用类型的属性赋值，则会发出警告；
4. 如果需要直接使用可为空引用类型，需要使用 ! 符号告诉编译器，您已经确认过该值不可能为空。

当然这只是编译器的行为，可以禁用与之相关的警告提示。

总结

空引用类型是一个语法糖，只是在编译器的层面帮我们发现可能发生的问题，对程序的正常运行没有任何作用。

参考资料：

• https://blogs.msdn.microsoft.com/dotnet/2017/11/15/nullable-reference-types-in-csharp/

• https://github.com/dotnet/csharplang/wiki/Nullable-Reference-Types-Preview