14 Июл 2021

Nullable value types

14 Июл 2021

Общие сведения
Особенности использования nullable value types
Дополнительные ссылки

Nullable value type (тип значения, допускающий null) – это тип, который позволяет представить не только все значения своего нижележащего типа, но и значение null.

Общие сведения

Для чего нужны nullable value types? Например, переменная типа int может иметь значения в диапазоне от -2 147 483 648 до 2 147 483 647. Однако в некоторых случаях бывает необходимо указать, что значение переменной не определено или отсутствует (например, значение столбца в строке базы данных). Для подобных случаев и были созданы nullable value types. Эти типы представляют собой экземпляры структуры System.Nullable<T>.

Определить переменную типа int, допускающую значение null, можно следующим образом:

Nullable<int> nullableInt;

Однако чаще используют сокращённый вариант записи:

int? nullableInt;

Для представленных выше объявлений C# из кода будет сгенерирован одинаковый IL код.

Как значения нижележащего типа, так и значение null записываются в переменную через простое присвоение:

int? nullableIntLhs = 62;
int? nullableIntRhs = null;

Свойства

Свойство HasValue позволяет выяснить, содержит ли nullable value type переменная значение нижележащего типа:

int? iNullable = 62;
int result;
if (iNullable.HasValue)
  result = iNullable.Value;
else
  result = -1;
// result == 62

Кроме вызова свойства HasValue, проверить на наличие значение можно через сравнение с null. Следующие проверки эквивалентны, для них генерируется одинаковый IL код:

int? nullableInt = null;
bool hasValue1 = nullableInt.HasValue;
bool hasValue2 = nullableInt != null;

Свойство Value возвращает значение нижележащего типа, если оно имеется (Nullable<T>.HasValue - true). В противном случае будет выброшено исключение типа InvalidOperationException:

int? iNullable = ....;
int result;
if (iNullable.HasValue)
  result = iNullable.Value; // OK
else
  result = iNullable.Value; // InvalidOperationException

Методы

Метод T GetValueOrDefault() аналогичен свойству Value с тем отличием, что он не генерирует исключение, а возвращает default значение типа T, если отсутствует значение нижележащего типа:

int? iNullable = ....;
int result;
if (!iNullable.HasValue)
  result = iNullable.GetValueOrDefault(); // result == 0

Метод T GetValueOrDefault(T defaultValue) аналогичен свойству Value. Разница лишь в том, что он не генерирует исключение, а возвращает значение аргумента defaultValue, если отсутствует значение нижележащего типа:

int? iNullable = ....;
int result;
if (!iNullable.HasValue)
  result = iNullable.GetValueOrDefault(62); // result == 62

Операторы преобразования

Для Nullable<T> определены оператор неявного преобразования из T в Nullable<T> и явного преобразования из Nullable<T> в T.

Присвоение значений T в переменные Nullable<T> возможно напрямую:

Nullable<int> nullableInt;
nullableInt = 62;

Для того чтобы записать значение из Nullable<T> в переменную T, потребуется выполнить явное приведение. Если в Nullable<T> будет отсутствовать нижележащее значение (Nullable<T>.HasValue - false), при выполнении явного приведения будет сгенерировано исключение типа InvalidOperationException.

Пример:

Nullable<int> nullableIntLhs = 62;
int resultLhs = (int)nullableIntLhs; // OK, 62
Nullable<int> nullableIntRhs = null;
int resultRhs = (int)nullableIntRhs; // InvalidOperationException

Особенности использования nullable value types

Nullable<T> не может иметь значения null

Этот факт может сбить с толку с учётом того, что мы обсуждали выше и что следующий код успешно компилируется:

Nullable<int> nullableInt = null;

Однако следует помнить, что Nullable<int> — значимый тип. Следовательно, null здесь всего лишь синтаксический сахар. В данном случае переменная nullableInt будет проинициализирована значением default(Nullable<int>).

Все приведённые ниже переменные будут иметь одинаковые значения:

Nullable<int> nInt1 = null;
Nullable<int> nInt2 = new Nullable<int>();
Nullable<int> nInt3 = default(Nullable<int>);

int? nInt4 = null;
int? nInt5 = new int?();
int? nInt6 = default(int?);

Более очевидным это становится, если посмотреть IL код, где для инициализации всех переменных явно используется одно и то же значение:

IL_0001:  ldloca.s   nInt1
IL_0003:  initobj    valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>
IL_0009:  ldloca.s   nInt2
IL_000b:  initobj    valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>
IL_0011:  ldloca.s   nInt3
IL_0013:  initobj    valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>
IL_0019:  ldloca.s   nInt4
IL_001b:  initobj    valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>
IL_0021:  ldloca.s   nInt5
IL_0023:  initobj    valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>
IL_0029:  ldloca.s   nInt6
IL_002b:  initobj    valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>

Упаковка и распаковка

Упаковка значений Nullable<T> обладает рядом особенностей:

если Nullable<T>.HasValue — true, при упаковке пакуется не сам экземпляр Nullable<T>, а значение нижележащего типа — Nullable<T>.Value;
если Nullable<T>.HasValue — false, результатом упаковки будет значение null;
если распаковывается значение null, результатом будет значение default(Nullable<T>).

Операторы, определённые для T

Если для T определены унарные или бинарные операторы (например, '+', '-'), то для Nullable<T> действует следующее правило:

если значение хотя бы одного операнда — null, результат — null;
если значение обоих операндов не null, результирующее значение — результат работы оператора для нижележащих значений операндов (Nullable<T>.Value).

Таблица результатов:

Для операторов сравнения больше/меньше ('<', '<=', '>', '>='):

если хотя бы один из операндов — null, результат — false;
если значение обоих операндов — не null, результирующие значение — результат работы оператора для нижележащих значений операндов (Nullable<T>.Value).

Таблица результатов:

Оператор равенства ('=='):

если оба операнда — null, результат — true;
если один операнд — null, другой — не null, результат — false;
если оба операнда — не null, результирующее значение — результат работы оператора '==' для значений нижележащего типа.

Таблица результатов:

Оператор неравенства ('!='):

если оба операнда — null, результат — false;
если один операнд — null, другой — не null, результат — true;
если оба операнда — не null, результирующее значение — результат работы оператора '!=' для значений нижележащего типа.

Таблица результатов: