[C#] Nullable 可空值類型

1. 簡寫

以後綴 ? 之前接在類型名稱後面，也就是 T? 可以視同為 Nullable<T>
舉例來說，下列四個變數類型名稱完全等價：
- Nullable<int>
- Nullable<int32>
- int?
- int32

2. 定義

Nullable 的核心程式碼為:

public struct Nullable<T> where struct  // 類型約束為非空值類型
{
    private readonly T value;
    private readonly bool hasValue;

    public Nullable(T value)
    {
        this.value = value;
        this.hasValue = true;
    }
    public bool HasValue { get { return hasValue; } }
    public T Value
    {
        get
        {
            if (!hasValue)
            {
                threw new InvalidOperationException();
            }
            return value;
        }
    }
}

由於 Nullable 的空值定義為 hasValue == false, 故以下兩者為等價
- int? x = new int?();
- int? x = null;

3. 轉換

允許 T 到 Nullable 的隱式轉換

int x = 5;
int? y = x;

允許 Nullable 到 T 的顯式轉換

int? x = 5;
int y = (int)x;

通過填充 null 值擴展已有功能的過程稱為 提升 lifting。

C# 允許對非可空類型 T 做運算子重載，但 Nullable<T> 同時也會重載相同的運算子，稱為 提升運算子 lifting operator。

可重載的運算子包含：
- 一元運算子： +, ++, -, --, !, ~, true, false
- 二元運算子： +, -, *, /, %, &, |, ^, >>, <<
- 等價運算子： ==, !=
- 關係運算子： <, >, <=, >=
提升運算子的規則：
- true 和 false 運算子不能被提升。
- T 必須是非可空值，其運算子才能被提升。
- 對於等價運算子和關係運算子，原運算子的返回類型必須是 bool 類型
- 對於 Nullable<bool> 的 & 與 | 運算子有單獨定義
提升運算子範例：

int? nullInt = null;
int? five = 5;
int? four = 4;

Console.WriteLine(-nullInt);            // null
Console.WriteLine(-five);               // -5
Console.WriteLine(five + nullInt);      // null
Console.WriteLine(five + four);         // 4
Console.WriteLine(four & nullInt);      // null
Console.WriteLine(four & five);         // 4
Console.WriteLine(nullInt == nullInt);  // true
Console.WriteLine(five == five);        // true
Console.WriteLine(five == nullInt);     // false
Console.WriteLine(five == four);        // false
Console.WriteLine(four < five);         // true
Console.WriteLine(nullInt < five);      // false
Console.WriteLine(four < nullInt);      // false
Console.WriteLine(nullInt < nullInt);   // false
Console.WriteLine(nullInt <= nullInt);  // false

可空值邏輯真值表：

x	y	x&y	x\|y	x^y	!x
true	true	true	true	false	false
true	false	false	true	true	false
true	null	null	true	null	false
false	true	false	true	true	true
false	false	false	false	false	true
false	null	false	null	null	true
null	true	null	true	null	null
null	false	false	null	null	null
null	null	null	null	null	null

注意 C# 2中，比較操作的結果不能為 null
在 SQL 中，比較中的兩者中若有一者為 null 則結果不能預期

4. as 運算子

在 C# 2，as 除了可用於物件，也可用於可空值類型。
當原始引用的類型不匹配，或為 null 時，返回 null 值：

public static void Main()
{
    object[] obj = new object[]{
        null,
        "3",
        '3',
        3,
        5.5
    };
    foreach (var o in obj) print(o);
}
public static void print(object o)
{
    int? num = o as int?;
    Console.WriteLine(num.HasValue ? num : "something");
}
// something
// something
// something
// 3
// something

5. ?? 運算子

當 ?? 前非 null 時依原本的值代入，若為 null 則以 ?? 後的值代入。

int a = 5;
int? b = 10;
int? c = null;

Console.WriteLine("a + b = {0}", a + (b ?? 0));     // 15
Console.WriteLine("a + b = {0}", a + (c ?? 0));     // 5

6. ?. 運算子

當 ?. 前為非 null 時，繼續往下做，可連續

List<int> a = null;
List<int> b = default;
List<int> c = new List<int>{ 1,3,5,7,9 };

Console.WriteLine(a?.Count);    //
Console.WriteLine(b?.Count);    //
Console.WriteLine(c?.Count);    // 5

1. 簡寫#

2. 定義#

3. 轉換#

4. as 運算子#

5. ?? 運算子#

6. ?. 運算子#

1. 簡寫

2. 定義

3. 轉換

4. as 運算子

5. ?? 運算子

6. ?. 運算子