在 2020 年的最后一天，博客園發起了一個開源項目：基于 .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：

這是什么用法呢？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”，比如不等于?!=。在 C# 8.0 以后，!?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，首先就要了解可為 null 的引用類型。

可為 null 的引用類型

C# 8.0 引入了可為 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，可以將變量聲明為可以為 null 的引用類型。例如，string??表示可以為?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為?必須始終具有值，而其他一些變量聲明為?可以缺少值。

借助這個定義，我們在定義引用類型的變量或屬性時，便有了兩種選擇：

假定引用不可以為?null。?當變量定義為不可以為?null?時，編譯器會強制執行規則——確保在不檢查它們是否為?null?的前提下，取消引用這些變量是安全的：

• 變量必須初始化為非?null?值。

• 變量永遠不能賦值為?null。

• 假定引用可以為?null。?當變量定義為可以為?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為?null?時，才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為?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，編譯器沒有為引用類型提供針對?null?引用異常的安全性。

  通過添加可為?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

  啟用可為 null 的引用類型

  有三種方法可以啟用可為 null 的引用類型。

  在項目文件中啟用

  <Nullable>enable</Nullable>

  將上面這一行添加到項目文件中，為當前項目啟用?可為 null 的引用類型，如下圖所示：

  在自定義項目屬性中啟用

  在?Directory.Build.props?文件中可以為目錄下的所有項目啟用?可為 null 的引用類型， 下面截圖是 fluss 項目中的設置：

  使用預處理器指令啟用

  可以使用?#nullable enable?和?#nullable disable?預處理器指令在代碼中的任意位置啟用和禁用?可為 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為?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 : 可以為?null。

• Non-Nullable ：不可以為?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 改為 Non-Nullable

• ??：從 Non-Nullable 改為 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，然后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，因此默認是不可以為?null?的。

• 我們使用???運算符將其改為可以為?null?的。

• x = null;?賦值正常，沒有警告。

• Non-Nullable：string y;

• • y?是引用類型，因此默認是不可以為?null?的。

  • y = null;?賦值會產生一個警告，因為您給一個聲明為不支持?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 值轉換為不可為 null 類型（y?可能為?null）。

• 賦值運算符?=?左邊是不可以為?null?的，但右邊是可以為?null?的。

• x = y!;

• • 合法！

  • 賦值運算符?=?左右兩邊都是不可以為?null?的。

  • 因為?y!?使用了?!?運算符到?y，使得右邊也變成了不可以為?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# 編程時應該盡量避免使用?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。請不要只是為了取消警告，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為不可以為?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，因為一個值在用?!?繞過了編譯器檢查后，實際上卻變成了?null，這不是給自己添麻煩嗎？

  既然這樣，那么，

  為什么?!?運算符會存在？

  • 在某些邊緣情況下，編譯器無法檢測到可以為 null 的值實際上是不為?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為?null。

  • 在進行單元測試時，您可能想要檢查傳遞?null?時的代碼行為。

  接下來，我們繼續看下：

  null!?是什么意思呢？

  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，因為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為?BlogSite、類型為?BlogSite?的不可以為?null?的類屬性。因為它是不可以為?null?的，因此單從技術上講，很明顯它是不可以被賦值為?null的。

  但是，您可以通過使用?!?運算符，將?BlogSite?屬性賦值為?null。因為，就編譯器所關心的?null?安全性而言，null!?不是?null。

  總結

  看到這里，想必您肯定已經明白了?null!?是什么意思，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，編程時應該盡量避免使用?!，因為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。

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  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

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C# 中的 null 包容运算符 “!” —— 概念、由来、用法和注意事项的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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