為了讓.Net中的值類型可以賦值為null，微軟特地添加了Nullable<T>類型梁呈，也可簡寫為T?婚度。但是Nullable<T>自身是結(jié)構(gòu)體，也是值類型官卡，那么它是如何實(shí)現(xiàn)將null賦值給值類型的呢蝗茁？
下面通過自定義一個(gè)可空值類型來講解Nullable<T>的實(shí)現(xiàn)原理。
自定義可空值類型
struct XfhNullable<T> where T : struct
{
private T innerValue;
//這個(gè)屬性很重要
public bool HasValue { set; get; }
public T Value
{
get
{
return HasValue ? innerValue: throw new InvalidOperationException();
}
}
public XfhNullable(T value)
{
this.innerValue= value;
HasValue = true;
}
public T GetValueOrDefault(T value)
{
return HasValue ? this.innerValue: value;
}
public T GetValueOrDefault()
{
return this.innerValue;
}
}
一個(gè)可空值類型的結(jié)構(gòu)體大致功能已經(jīng)定義好了寻咒，下面我們來創(chuàng)建可空值類型的實(shí)例來驗(yàn)證下哮翘。
using static System.Console;
class Program
{
static void Main()
{
//使用結(jié)構(gòu)體默認(rèn)的無參構(gòu)造函數(shù)進(jìn)行實(shí)例化
XfhNullable<int> num = new XfhNullable<int>();
WriteLine(num.HasValue);
WriteLine(null_num.GetValueOrDefault());
}
}
可以看到，變量num并不含有值毛秘，調(diào)用GetValueOrDefault()則會獲取它的默認(rèn)值 0饭寺；
這時(shí)我們將null賦值給變量num會發(fā)現(xiàn)編譯器報(bào)錯(cuò)Cannot convert null to 'XfhNullable<int>' because it is a non-nullable value type這是因?yàn)榫幾g器把我們定義的結(jié)構(gòu)體XfhNullable<T>看作是普通值類型而非可空值類型，所以我們還要添加可空值類型和XfhNullable<T>之間的轉(zhuǎn)換功能叫挟。
public static implicit operator XfhNullable<T>(T? nullabelValue)
{
if (nullabelValue== null)
{
return new XfhNullable<T>();
}
return new XfhNullable<T>(nullabelValue.Value);
}
上面的代碼實(shí)現(xiàn)了可空值類型向XfhNullable<T>的隱式轉(zhuǎn)換艰匙，添加上面代碼之后發(fā)現(xiàn)編譯器不再報(bào)錯(cuò)。XfhNullable<T>已經(jīng)成為一個(gè)可為null的值類型抹恳。
static void Main()
{
XfhNullable<int> null_num = null;
WriteLine(null_num.HasValue);
}
XfhNullable<T>中的屬性HasValue的作用就是標(biāo)記當(dāng)前類型是否為null员凝，若是則返回False，否則返回True奋献。當(dāng)HasValue為False時(shí)調(diào)用該類型的Value屬性則會拋出異常InvalidOperationException健霹。但可調(diào)用GetValueOrDefault()方法來獲取類型的默認(rèn)值旺上。
Nullable<T>類型可以通過運(yùn)算符==來判斷值是否為null，我們也可以通過運(yùn)算符重載來實(shí)現(xiàn)該功能：
public static bool operator ==(XfhNullable<T> cn, object obj)
{
if (cn.HasValue)
{
return false;
}
return true;
}
public static bool operator !=(XfhNullable<T> cn, object obj)
{
return !(cn == obj);
}
static void Main()
{
XfhNullable<int> null_num = null;
WriteLine(null_num == null);
}
接下來糖埋，我們來實(shí)現(xiàn)普通值類型和XfhNullable<T>之間的轉(zhuǎn)換：
public static implicit operator XfhNullable<T>(T value)
{
return new XfhNullable<T>(value);
}
public static explicit operator T(XfhNullable<T> value)
{
return value.innerValue;
}
static void Main()
{
XfhNullable<int> null_num = null;
null_num = 12;//int類型隱式轉(zhuǎn)換為XfhNullable<int>類型
WriteLine(null_num == null);
WriteLine(null_num.Value);
int i = (int)null_num;//XfhNullable<int>類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為int類型
WriteLine(i);
}
獲取實(shí)例在運(yùn)行時(shí)的類型：
static void Main()
{
XfhNullable<int> null_num = 12;
WriteLine(null_num.GetType());
}
這個(gè)返回值不大友好宣吱，我們希望這里返回內(nèi)置的值類型，System.Int32瞳别，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
//因?yàn)镺bject類中的GetType方法不允許子類重寫（避免子類隱藏自己的實(shí)際類型）
//所以這里使用關(guān)鍵字new來隱藏Object類中的GetType方法
public new Type GetType()
{
return innerValue.GetType();
}
結(jié)論：沒有可為空的值類型
至此凌节，我們已經(jīng)自定義了一個(gè)可為空的值類型XfhNullable<T>，通過以上代碼洒试，我們不難發(fā)現(xiàn)所謂可為空的值類型是不存在的倍奢，它是通過屬性HasValue來對null值進(jìn)行標(biāo)記的，其內(nèi)部通過字段innerValue（該字段對應(yīng)Nullable<T>中的value字段）來維護(hù)該類型的值垒棋，若被賦值為null則innerValue初始化為值類型的初始值卒煞。換句話說，Nullable<T>只是在邏輯層面上實(shí)現(xiàn)了把null賦值給值類型叼架，給我們一種值類型可為null的感覺畔裕。
最后說下可空值類型的裝箱與拆箱。
CLR在對Nullable<T>實(shí)例執(zhí)行裝箱操作時(shí)首先檢查它是否為null乖订，若是則CLR不裝箱任何東西而是直接返回null扮饶；若實(shí)例的值不是null則獲取該實(shí)例的值（Value屬性）并對這個(gè)值進(jìn)行裝箱操作。
拆箱時(shí)乍构，對于null則返回一個(gè)Nullable<T>()實(shí)例甜无，對于一個(gè)具體的數(shù)值，如5哥遮，則返回Nullable<T>(5)實(shí)例岂丘。
