001-认识全面的null_declare type nullable<t> = t

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_40508362/article/details/105850552

021-认识全面的null

null
nullable
??运算符
null object

从什么是null开始？

null，一个值得尊敬的数据标识。
一般来说，null表示空类型，也就是表示什么都没有，但是“什么都没有”并不意味着“什么都不是”。实际上，null是如此重要，以至于在JavaScript中，Null类型就作为5中基本的原始类型之一，与Undefined、Boolean、Number和String并驾齐驱。但是null并不等同于0，""，string.Empty这些通常意义上的“零”值概念。相反，null具有实实在在的意义，这个意义就是用于标识变量引用的一种状态，这种状态表示没有引用任何对象实例，也就是表示“什么都没有”，即不是Object实例，也不是User实例，而是一个空引用而已。
在.NET中，null表示一个对象引用是无效的。作为引用类型变量的默认值，null是针对指针（引用）而言的，他是引用类型变量的专属概念，表示一个引用类型变量声明但未初始化的状态。例子如下i。此时obj仅仅是一个保存在线程栈上的引用指针，不代表任何意义，obj未指向任何有效实例，而被默认初始化为null。
例如：object obj = null;
object obj 和 object obj = null 的区别？
主要体现在编译器的检查上，默认情况下，创建一个引用类型变量时，CLR即将其初始化为null，表示不指向任何有效实例，所以本质上二者表示了相同的意义，但是有所区别。
在.NET中，对null有如下的基本规则和应用：
a. null为引用类型变量的默认值，为引用类型的概念范畴。
b. null不等于0，""，string.Empty
c. 引用is或as模式对类型进行判断或转换时，需要做进一步的null判断
d. 判断一个变量是否为null，可以应用 == 或 != 操作符来完成。
e. 对任何值为null的变量操作，都会抛出NullReferenceException异常。

Nullable （可空类型）

一直以来，null都是引用类型的特有产物，对值类型进行null操作将在编译器抛出错误提示。例如

//抛出编译时错误
int i = null;
if(i == null)
{
	Console.Write("i is null.");
}

正如上例中，很多情况下作为开发人员，我们更希望能够以统一的方法来处理，同时也希望解决实例业务需求中对“值”也可以为“空”这一实际情况的映射，因此，自.NET2.0以来，这一特权被新的System.Nullable（即：可空值类型）的诞生而打破，可以用下述方法被实现：

  //Nullable<T>解决了这一问题
  int? i = null;
  if(i == null)
  {
        Console.Write("i is null.");
  }

一定很好奇为什么上述代码中没有Nullable，因为这是C#的一个语法糖，以下代码是完全等效的。显然，我们更中意以第一种简洁而优雅的方式来实现我们的代码，但是在本质上Nullable和 T?他们是一路货色。

int? i = null;
Nullable<int>  i = null;

可空类型的伟大意义在于，通过Nullable类型，.NET为值类型添加“可空性”，例如Nullable的值就包含true ，false 和 null，而Nullable则表示值既可以为整形也可以为null，同时，可空类型实现了统一的方式来处理值类型和引用类型的“空”值问题，例如值类型也可以享有在运行时以NullReferenceException异常来处理。
另外，可空类型是内置于CLR的，所以它并非C#的独门绝技，VB.NET中同样存在相同概念。

Nullable的本质（IL）

Nullable本质上仍是一个struct值类型，其实例对象仍然分配在线程栈上。其中value属性封装了具体的值类型，Nullable进行初始化时，将值类型赋给value，可以从其构造函数获悉(public Nullable(T value) { this.value = value; this.hasValue = true; } )。以下时Nullable在.NET中的定义：

public struct Nullable<T> where T: struct
{
    private bool hasValue;
    internal Tvalue;
    public Nullable(T value);
    public bool HasValue{get; }
    public T value { get; }
    public T GetValueOrDefault();
    public T GetValueOrDefault(T defaultValue);
    public override bool Equal(object other);
    public override int GetHashCode();
    public override string ToString();
    public static implicit operator T?(T value);
    public static explicit operator T(T? value);
}

同时Nullable实现相应的Equals、ToString、GetHashCode方法，以及显式和隐式对原始值类型与可空类型的转换。因此，在本质上Nullable可以看成是预定义的struct类型，创建一个Nullable类型的IL表示可以非常清晰的提供例证，例如创建一个值为int型的可空类型过程。

可空类型小结：

可空类型表示值为null的值类型。
不允许使用嵌套的可空类型，例如Nullable<Nullable>。
Nullable和 T? 是等效的。
对可空类型执行GetType方法，将返回类型T，而不是Nullable。
c#允许在可空类型上执行转换和转型，例如：

int? a = 100;
Int32 b = (Int32)a;
a = null;

同时为了更好的将可空类型与原有的类型系统进行兼容，CLR提供了对可空类型装箱和拆箱的支持。

??运算符
在实际的开发中，为了有效避免发生异常情况，进行null判定是经常发生的事情，例如对于任意对象执行ToString()操作，都应该进行必要的null检查，以免发生不必要的异常提示，我们常常是这样实现的：

object obj = new object();
string objName = string.Empty;
if(obj != null)
{
    objName = obj.ToString();
}
Console.Write(objName);

但是以上这种方法是不太好的，下面是用（? : ）三元运算符：

object obj = new object();
string objName = obj == null ? string.Empty : obj.ToString();
Console.Write(objName);

上述obj可以代表任意的自定义类型对象，你可以通过覆写ToString()方法来输出你想要的输出结果，但是在.NET3.0中提供了新的操作运算符来简化null值的判断过程，就是： ??运算符。例下：

object = null;
string objName = (obj ?? string.Empty).ToString();
Console.Write(objName);

??运算符，又称为null-coalescing operator，如果左侧操作数为null，则返回右侧操作数的值，如果不为null则返回左侧操作数的值。它既可以应用于可空类型，又可以应用于引用类型。

Null Object模式

解决什么问题？ null object模式就是为对象提供一个指定的类型，来代替对象为空的情况。说白了就是解决对象为空的情况，提供对象“什么也不做”的行为，举例，一个User类型对象user需要在系统中进行操作，那么典型的操作方式是：

if(user != null)
{
manager.SendMessage(user);
}

这种类似的操作，会遍布于你的系统代码，无数的if判断让优雅离你越来越远，如果忘记了null判断，那么只有无情的异常伺候了。于是，Null Object模式就应运而生了，对User类实现相同功能的NullUser类型，就可以有效的避免繁琐的if和不必要的判断失误：

public class NullUser: IUser
{
    public void Login()
    {
        //不做任何处理
    }
    public void GetInfo(){ }
    public bool IsNull
    {
        get { return true; }
    }
}

IsNull属性用于提供统一判定null方式，如果对象为NullUser实例，那么IsNull一定是true。那么，二者的差别体现在哪儿？其实主要的思路就是将null value 转换为 null object ，把对user == null 这样的判断，转换为user.IsNull 虽然只有一字之差，但是本质上是两回事。

下面是一种较为通用的null object 模式方案，并将其实现为具有.NET特殊的null object ，所以采取实现.NET中INullable接口的方式来实现，INullable接口是一个包括了IsNull属性的接口，其定义为：

public interface INullable
{
    bool IsNull { get; }
}

上图举例了简单的几个方法和属性，其中User的定义为：

public class User : IUser
{
    public void Login()
    {
        Console.Write("User Login Now.");
    }
    public void GetInfo()
    {
        Console.Write("User Logout Now.");
    }
    public bool IsNull
    {
        get { return false; }
    }
}
public class NullUser: IUser
{
    public void Login()
    {
        //不做任何处理
    }
    public void GetInfo(){ }
    public bool IsNull
    {
        get { return true; }
    }
}

//同时通过UserManager类来完成对User的操作和管理，基于对null object 的引入，实现的方式可以为：
class UserManager
{
    private IUser user  = new User();
    public IUser User
    {
        get { return user; }
        set 
        {
            user = value ?? new NullUser():
        }
    }
}
//下面是有效的测试
public static void Main()
{
    UserNanager manager = new UserManager();
    //强制为null
    manager.User = null;
    //执行正常
    manager.User.Login();
    if(manager.User.IsNull)
    {
        Console.Write("用户不存在，请检查。");
    }
}

null object模式小结：

有效解决对象为空的情况，为值为null提供可靠保证。
保证能够返回有效的默认值
提供统一判定的IsNull属性，可以通过实现INullable接口，也可以通过Extension Method实现 IsNull判断方法。
null object 要保持原 object的所有成员的不变性，所以我们常常将其实现为 Sigleton模式。
Scott Doman说“在执行方法时返回 null object 而不是 null 值，可以避免 NullReferenceException异常的发生”，这完全是对的。

摘自《你必须知道的.NET》第二十一回认识全面的null