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[你必须知道的.NET]第二十一回：认识全面的null

2008-07-31 01:13 483 查看

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[你必须知道的.NET]第二十一回：认识全面的null

发布日期：2008.7.31作者：Anytao

©2008Anytao.com，Anytao原创作品，转贴请注明作者和出处。

说在，开篇之前

null、nullable、??运算符、nullobject模式，这些闪亮的概念在你眼前晃动，我们有理由相信“存在即合理”，事实上，null不光合理，而且重要。本文，从null的基本认知开始，逐层了解可空类型、??运算符和nullobject模式，在循序之旅中了解不一样的null。

你必须知道的.NET，继续全新体验，分享更多色彩。

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1从什么是null开始？

.csharpcode,.csharpcodepre
{
font-size:small;
color:black;
font-family:consolas,"CourierNew",courier,monospace;
background-color:#ffffff;
/*white-space:pre;*/
}
.csharpcodepre{margin:0em;}
.csharpcode.rem{color:#008000;}
.csharpcode.kwrd{color:#0000ff;}
.csharpcode.str{color:#006080;}
.csharpcode.op{color:#0000c0;}
.csharpcode.preproc{color:#cc6633;}
.csharpcode.asp{background-color:#ffff00;}
.csharpcode.html{color:#800000;}
.csharpcode.attr{color:#ff0000;}
.csharpcode.alt
{
background-color:#f4f4f4;
width:100%;
margin:0em;
}
.csharpcode.lnum{color:#606060;}
null，一个值得尊敬的数据标识。

一般说来，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“什么都不是”。实际上，null是如此的重要，以致于在JavaScript中，Null类型就作为5种基本的原始类型之一，与Undefined、Boolean、Number和String并驾齐驱。这种重要性同样表现在.NET中，但是一定要澄清的是，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”，既不是Object实例，也不是User实例，而是一个空引用而已。

在上述让我都拗口抓狂的表述中，其实中心思想就是澄清一个关于null意义的无力诉说，而在.NET中null又有什么实际的意义呢？

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，它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，例如：

objectobj=null;

.csharpcode,.csharpcodepre
{
font-size:small;
color:black;
font-family:consolas,"CourierNew",courier,monospace;
background-color:#ffffff;
/*white-space:pre;*/
}
.csharpcodepre{margin:0em;}
.csharpcode.rem{color:#008000;}
.csharpcode.kwrd{color:#0000ff;}
.csharpcode.str{color:#006080;}
.csharpcode.op{color:#0000c0;}
.csharpcode.preproc{color:#cc6633;}
.csharpcode.asp{background-color:#ffff00;}
.csharpcode.html{color:#800000;}
.csharpcode.attr{color:#ff0000;}
.csharpcode.alt
{
background-color:#f4f4f4;
width:100%;
margin:0em;
}
.csharpcode.lnum{color:#606060;}

.csharpcode,.csharpcodepre
{
font-size:small;
color:black;
font-family:consolas,"CourierNew",courier,monospace;
background-color:#ffffff;
/*white-space:pre;*/
}
.csharpcodepre{margin:0em;}
.csharpcode.rem{color:#008000;}
.csharpcode.kwrd{color:#0000ff;}
.csharpcode.str{color:#006080;}
.csharpcode.op{color:#0000c0;}
.csharpcode.preproc{color:#cc6633;}
.csharpcode.asp{background-color:#ffff00;}
.csharpcode.html{color:#800000;}
.csharpcode.attr{color:#ff0000;}
.csharpcode.alt
{
background-color:#f4f4f4;
width:100%;
margin:0em;
}
.csharpcode.lnum{color:#606060;}
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。

objectobj和objectobj=null的区别？

那么，objectobj和objectobj=null有实际的区别吗？答案是：有。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，但是有有所区别：

//Copyright:www.anytao.com

[code]//Author:Anytao，http://www.anytao.com

//Release:2008/07/311.0

//编译器检测错误：使用未赋值变量obj

//objectobj;

//编译器理解为执行了初始化操作，所以不引发编译时错误

objectobj=null;

if(obj==null)

//运行时抛出NullReferenceException异常

Console.WriteLine(obj.ToString());

staticvoidMain(string[]args)

[code]{

objecto;

objectobj=null;

[/code]
反编译为IL时，二者在IL层还是存在一定的差别：

.methodprivatehidebysigstaticvoidMain(string[]args)cilmanaged

[code]{

.entrypoint

.maxstack1

.localsinit(

[0]objecto,

[1]objectobj)

L_0000:nop

L_0001:ldnull

L_0002:stloc.1

L_0003:ret

快捷参考

关于is和as模式，可以参考《你必须知道的.NET》7.5节“恩怨情仇：is和as”

第一回：恩怨情仇：is和as

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判断一个变量是否为null，可以应用==或!=操作符来完成。

对任何值为nul的l变量操作，都会抛出NullReferenceException异常。

2Nullable<T>（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

[code]inti=null;

if(i==null)

Console.WriteLine("iisnull.");

//Nullable<T>解决了这一问题

[code]int?i=null;

if(i==null)

Console.WriteLine("iisnull.");

int?i=null;

[code]Nullable<int>i=null;
[/code]

.csharpcode,.csharpcodepre
{
font-size:small;
color:black;
font-family:consolas,"CourierNew",courier,monospace;
background-color:#ffffff;
/*white-space:pre;*/
}
.csharpcodepre{margin:0em;}
.csharpcode.rem{color:#008000;}
.csharpcode.kwrd{color:#0000ff;}
.csharpcode.str{color:#006080;}
.csharpcode.op{color:#0000c0;}
.csharpcode.preproc{color:#cc6633;}
.csharpcode.asp{background-color:#ffff00;}
.csharpcode.html{color:#800000;}
.csharpcode.attr{color:#ff0000;}
.csharpcode.alt
{
background-color:#f4f4f4;
width:100%;
margin:0em;
}
.csharpcode.lnum{color:#606060;}
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<T>和T?他们是一路货色。

可空类型的伟大意义在于，通过Nullable<T>类型，.NET为值类型添加“可空性”，例如Nullable<Boolean>的值就包括了true、false和null，而Nullable<Int32>则表示值即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中同样存在相同的概念。

Nullable的本质（IL）

那么我们如何来认识Nullable的本质呢？当你声明一个：

Nullable<Int32>count=newNullable<Int32>();

publicstructNullable<T>whereT:struct

[code]{

privateboolhasValue;

internalTvalue;

publicNullable(Tvalue);

publicboolHasValue{get;}

publicTValue{get;}

publicTGetValueOrDefault();

publicTGetValueOrDefault(TdefaultValue);

publicoverrideboolEquals(objectother);

publicoverrideintGetHashCode();

publicoverridestringToString();

publicstaticimplicitoperatorT?(Tvalue);

publicstaticexplicitoperatorT(T?value);

publicNullable(Tvalue)

[code]{

this.value=value;

this.hasValue=true;

.methodprivatehidebysigstaticvoidMain()cilmanaged

[code]{

.entrypoint

.maxstack2

.localsinit(

[0]valuetype[mscorlib]System.Nullable`1<int32>a)

L_0000:nop

L_0001:ldloca.sa

L_0003:ldc.i40x3e8

L_0008:callinstancevoid[mscorlib]System.Nullable`1<int32>::.ctor(!0)

L_000d:nop

L_000e:ret

int?a=100;

[code]Int32b=(Int32)a;

a=null;

objectobj=newobject();

[code]

stringobjName=string.Empty;

if(obj!=null)

objName=obj.ToString();

Console.WriteLine(objName);

objectobj=newobject();

[code]stringobjName=obj==null?string.Empty:obj.ToString();

Console.WriteLine(objName);

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//Release:2008/07/311.0

objectobj=null;

stringobjName=(obj??string.Empty).ToString();

Console.WriteLine(objName);

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4NulllObject模式

模式之于设计，正如秘笈之于功夫。正如我们前文所述，null在程序设计中具有举足轻重的作用，因此如何更优雅的处理“对象为空”这一普遍问题，大师们提出了NullObjectPattern概念，也就是我们常说的NullObject模式。例如Bob大叔在《敏捷软件开发--原则、模式、实践》一书，MartinFowler在《Refactoring:ImprovingtheDesignofExistingCode》一书，都曾就NullObject模式展开详细的讨论，可见23中模式之外还是有很多设计精髓，可能称为模式有碍经典。但是仍然值得我们挖据、探索和发现。

下面就趁热打铁，在null认识的基础上，对nullobject模式进行一点探讨，研究nullobject解决的问题，并提出通用的nullobject应用方式。

解决什么问题？

简单来说，nullobject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，这种方式看似无聊，但却是很聪明的解决之道。举例来说，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)

[code]{

manager.SendMessage(user);

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publicclassNullUser:IUser

publicvoidLogin()

//不做任何处理

publicvoidGetInfo(){}

publicboolIsNull

get{returntrue;}

publicinterfaceINullable

[code]{

//Properties

boolIsNull{get;}

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[code]//Author:Anytao，http://www.anytao.com

//Release:2008/07/311.0

publicclassUser:IUser

publicvoidLogin()

Console.WriteLine("UserLoginnow.");

publicvoidGetInfo()

Console.WriteLine("UserLogoutnow.");

publicboolIsNull

get{returnfalse;}

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//Release:2008/07/311.0

publicclassNullUser:IUser

publicvoidLogin()

//不做任何处理

publicvoidGetInfo(){}

publicboolIsNull

get{returntrue;}

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[code]//Author:Anytao，http://www.anytao.com

//Release:2008/07/311.0

classUserManager

privateIUseruser=newUser();

publicIUserUser

get{returnuser;}

set

user=value??newNullUser();

publicstaticvoidMain()

[code]{

UserManagermanager=newUserManager();

//强制为null

manager.User=null;

//执行正常

manager.User.Login();

if(manager.User.IsNull)

Console.WriteLine("用户不存在，请检查。");

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//Release:2008/07/311.0

publicstaticclassUserExtension

publicstaticboolIsNull(thisUseruser)

returnnull==user;

//Copyright:www.anytao.com

[code]//Author:Anytao，http://www.anytao.com

//Release:2008/07/311.0

publicvoidSendMessageAll(List<User>userList)

//不需要对userList进行null判断

foreach(UseruserinuserList)

user.SendMessage();

[/code]

.csharpcode,.csharpcodepre
{
font-size:small;
color:black;
font-family:consolas,"CourierNew",courier,monospace;
background-color:#ffffff;
/*white-space:pre;*/
}
.csharpcodepre{margin:0em;}
.csharpcode.rem{color:#008000;}
.csharpcode.kwrd{color:#0000ff;}
.csharpcode.str{color:#006080;}
.csharpcode.op{color:#0000c0;}
.csharpcode.preproc{color:#cc6633;}
.csharpcode.asp{background-color:#ffff00;}
.csharpcode.html{color:#800000;}
.csharpcode.attr{color:#ff0000;}
.csharpcode.alt
{
background-color:#f4f4f4;
width:100%;
margin:0em;
}
.csharpcode.lnum{color:#606060;}

提供统一判定的IsNull属性。可以通过实现INullable接口，也可以通过ExtensionMethod实现IsNull判定方法。

nullobject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。

ScottDoman说“在执行方法时返回nullobject而不是null值，可以避免NullReferenceExecption异常的发生”，这完全是对的。

5结论

虽然形色匆匆，但是通过本文你可以基本了解关于null这个话题的方方面面，堆积到一起就是对一个概念清晰的把握和探讨。技术的魅力，大概也正是如此而已吧，色彩斑斓的世界里，即便是“什么都没有”的null，在我看来依然有很多很多。。。值得探索、思考和分享。

还有更多的null，例如LINQ中的null，SQL中的null，仍然可以进行探讨，我们将这种思考继续，所收获的果实就越多。

Anytao|2008-07-31|你必须知道的.NET

http://www.anytao.com/|Blog:http://anytao.cnblogs.com/|Anytao原创作品，转贴请注明作者和出处，留此信息。

参考文献

（Book）MartinFowler，Refactoring:ImprovingtheDesignofExistingCode

（cnblogs）zhuweisky，使用NullObject设计模式

（blogs）ScottDorman，NullObjectpattern

温故知新

[开篇有益]

[第一回：恩怨情仇：is和as]

[第二回：对抽象编程：接口和抽象类]

[第三回：历史纠葛：特性和属性]

[第四回：后来居上：class和struct]

[第五回：深入浅出关键字---把new说透]

[第六回：深入浅出关键字---base和this]

[第七回：品味类型---从通用类型系统开始]

[第八回：品味类型---值类型与引用类型（上）－内存有理]

[第九回：品味类型---值类型与引用类型（中）－规则无边]

[第十回：品味类型---值类型与引用类型（下）－应用征途]

[第十一回：参数之惑---传递的艺术（上）]

[第十二回：参数之惑---传递的艺术（下）]

[第十三回：从Hello,world开始认识IL]

[第十四回：认识IL代码---从开始到现在]

[第十五回：继承本质论]

[第十六回：深入浅出关键字---using全接触]

[第十七回：貌合神离：覆写和重载]

[第十八回：对象创建始末（上）]

[第十九回：对象创建始末（下）]

[第二十回：学习方法论]

©2008Anytao.com原创作品，转贴请注明作者和出处，留此信息。

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