4.6　关于null的编程

第3章提到，null值非常重要，但它也带来了一些挑战，比如：通过引用型变量调用一个对象的方法之前，需要确保该变量的值不为null。此外，有时为一个值为null的变量设置一个恰当的有效值也不是一件容易的事。

除了可以使用相等操作符甚至关系操作符来检查null值之外，还有很多其他方式可以让程序很好地处理null值情形。比如，C# 7.0中被加强的is操作符就比相等操作符更适合检查null值，此外，空合并操作符（包括C# 8.0中的空合并操作符赋值语句）、空条件操作符也可以帮助处理null值。当编译器不知道一个变量的值是否为null，但是程序员相信其值不为null时，还可以用空包容操作符告诉编译器该变量不会为null。下面我们先从简单的判断null值开始介绍相关知识。

4.6.1　检查null值

下面的表4.4介绍了多种可以检查null值的方法。

表4.4　检查null值的方法

检查null值的方法很多，自然会带来一个疑问：使用哪一个方法更好？在C# 6.0以及更早，相等操作符、不等性操作符，以及is object是仅有的选择。C# 7.0加强了is操作符后，也可以用is null来检测。事实上使用is null更好，因为它的行为不会被更改，因此不用担心程序的效率问题。从C# 8.0开始，也可以用is {}来代替is object，只不过它有些不够直观。

总之，在C# 7.0之后，推荐使用is object或者is null，而在C# 7.0之前，如果能确保没有重载相等操作符，则推荐使用==null来判断null值，因为这个语法清晰易懂，如果不确定是否有重载，则使用Object.ReferenceEquals(<target>, null)来判断会更加稳妥。

上面4.4中的第2行和第3行所涉及的模式匹配操作符将在第7章进行更详细的介绍。

4.6.2　空合并操作符与空合并赋值操作符

空合并操作符??能简单地表示“如果这个值为空，就使用另一个值”，其形式如下：

??操作符支持短路求值。如expression1不为null，就返回expression1的值，另一个表达式不求值。如expression1求值为null，就返回expression2的值。和条件操作符不同，空合并操作符是二元操作符。

代码清单4.36是使用空合并操作符的例子。

代码清单4.36　空合并操作符

如果GetFileName()方法返回null，空合并操作符便会将fullName设置为"default.txt"。否则，fullName被设置为GetFileName()方法返回的值。

空合并操作符能完美“链接”。例如，对于表达式x ?? y ?? z，x不为null将返回x；x为null且y不为null将返回y；否则返回z。也就是说，从左向右选出第一个非null表达式。之前所有表达式都为null，就选择最后一个。在代码清单4.36中，对变量directory的赋值便是空合并操作符链接特性的应用示例。

C# 8.0引入了空合并赋值操作符，可以简单地理解为：如果等于号左侧的变量不为null，则维持其原值不变，否则将用等于号右侧表达式的值对等于号左侧的变量进行赋值。代码清单4.36中，对变量fullName的赋值使用了空合并赋值操作符。

4.6.3　空条件操作符

由于调用成员前经常要检查变量的值是否为null，因此C# 6.0引入了?.操作符，称为空条件操作符，如代码清单4.37所示。

代码清单4.37　空条件操作符

调用方法或属性（Length）前，空条件操作符检查操作数（第一个segments）是否为null。segments?.Length逻辑上等价于以下代码（虽然在C# 6.0语法中segments只求值一次）：

关于空条件操作符，有非常重要的一点需要注意：它产生的运算结果永远是可空类型。在前面的例子中，即使string.Length是一个不可空的int类型值，但当我们通过可空操作符来访问Length属性时，得到的将是一个可空的int值（即int?）。

空条件操作符也可以用于访问数组。例如通过segments?[0]将在segments不为null的前提下获得数组的首元素。通过空条件操作符访问数组的情形并不多见，因为能够这样做的前提是：你不确定数组变量是否不为null，但确切地知道数组的元素数量，或者至少知道将要访问的元素是存在的。

空条件操作符最方便之处在于可“链接”（使用或者不使用空合并操作符均可）。例如，在下面的示例代码中，ToLower()和StartsWith()都只有在segments以及segments[0]均不为null的前提下才会调用：

上面代码假设segments数组中的元素有可能为null。因此，segments数组应该像下面这样来声明（假设使用C# 8.0）：

上面代码将segments数组及其元素均声明为可空。

空条件表达式链接起来后，如第一个操作数为null，表达式求值会被短路，调用链中不再发生其他调用。也可以在整个表达式的末尾追加空合并操作符，这样一来，如果前面的表达式运算的结果为null，则可以自动获得默认值：

与空条件操作符不同的是，空合并操作符未必返回可空的值。在上面的代码中，如果空合并操作符右侧的值不为空，而整个表达式恰好返回了这个值，则此时返回的是字符串字面量"intellitech.com"，显然是一个不可空的值。

此外，注意不要遗漏额外的空条件操作符。例如，假定（只是假定）ToLower()也返回null会发生什么？这样在调用StartsWith()时仍会抛出NullReferenceException异常。但这并不是说一定要使用一个空条件操作符链，而是说应关注程序逻辑。本例由于ToLower()永远不为空，所以无须额外的空条件操作符。

虽然有点怪（和其他操作符行为相比），但只在调用链最后才生成可空值类型的值。结果是在Length上调用点（.）操作符只允许调用int（而非int?）的成员。但将segments?.Length放到圆括号中（从而强制先求值int?）就可以在int?的返回值上调用Nullable<T>类型的特殊成员（HasValue和Value）了。

4.6.4　空包容操作符

你可能注意到了，在代码清单4.37中，调用Join()方法时使用了一个叹号：

这段代码先检查了length变量是否为有效值。根据代码中的逻辑，如果length不为null并且不等于0，则说明segments数组也不为null并且有大于0个元素，所以此时可以安全地调用Join()方法。

然而，编译器有能力做出同样的判断。但是，由于Join()方法要求第二个参数不为空，因此如果直接将未赋值的可空型变量segments作为参数，则会产生编译器警告。在C# 8.0中可以使用空包容操作符(!)来避免该警告。该操作符告诉编译器程序员可以保证某个变量一定不为null值，从而在编译时，编译器会相信程序员的保证而不再产生警告信息。（但是在程序执行的时候，运行时库仍然会检查null值。）

不幸的是，上面代码中的例子存在一定的风险，因为前面length那一行中的空条件操作符给人一种安全的错觉，认为segments数组不为空，则数组里面的元素也一定存在。但实际上即便在一个非空的数组中，也可以存在值为null的元素。

高级主题：空条件操作符应用于委托

空条件操作符本身已是极好的功能。它和委托调用配合，更是解决了自C# 1.0版本以来的一个大问题。注意下例代码清单4.38中，先将PropertyChange事件处理程序赋给一个局部拷贝（propertyChanged），再执行空检查，非空则引发事件。这是以最简单的线程安全的方式来调用事件，可防范在空检查和引发事件之间发生的事件被取消的风险。但该模式并不直观，经常会有开发者不遵守。结果就是抛出让人摸不着头脑的NullReferenceException。幸好，C# 6.0的空条件操作符解决了该问题。现在，委托值的空检查从以下代码：

代码清单4.38　空条件操作符在事件处理程序中的应用

变成了以下更优雅的代码：

事件即委托，所以通过空条件操作符和Invoke()来调用委托也完全可行。