.NET(C#) Internals: 鲜为人知的??

——细微见真知！

引言

"??"我很早就知道这它了，但我之前从没想过要拿它出来分享。主要是因为感觉它应该很基础，大家都知道，但是现在我发现身边很多人不知道"??"这个运算符！故有此文，如果您已经对??很熟悉了就没必要看此文了。本文主要内容如下：

• 1、"??"运算符
• 2、可空类型
• 3、深入分析
• 4、比较

1、"??"运算符

如果"??"运算符的左操作数非空，该运算符将返回左操作数，否则返回右操作数。格式如下：

X = A ?? B;

很明显它是一个二元运算符。如果A不为空的话，X=A；否则X=B。下面我们看一个例子：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace CsharpTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int a = 0;
            int b = a ?? -1;
            System.Console.WriteLine(b);     
        }
    }
}

你觉得它会输出什么呢？它什么都不会输出，因为会发生编译时错误！会看有如下图所示错误：

图1、"??"编译时错误

是的，正如提示的那样"??"运算符两边的操作数不能都是int型。这是为何呢？我们来分析一下。这是因为值类型是不可判空的，例如int i可以为i=100，或，0或，或-1，但不可以为i=null。我们再看下面这段代码： 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace CsharpTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            string a = "yes";//if a=null, then b will equal to "no"
            string b = a ?? "no";
            System.Console.WriteLine(b);
        }
    }
}

我们运行这段代码就可以得到输出"yes”（如果a=null，则会输出"no”）。这是因为引用类型可以为null！

2、可空类型

那么是不是"??"运算符只能应用在引用类型上呢？或者说我们想应该在值类型上怎么办，例如int？这就要用到可空类型了。可空类型是System.Nullable 结构体的实例。可空类型可以表示其基础值类型正常范围内的值，再加上一个null 值。例如，Nullable<Int32>，读作“可空的Int32”，可以被赋值为-2147483648 到2147483647 之间的任意值，也可以被赋值为null 值。Nullable<bool> 可以被赋值为true 或false，或null。在处理数据库和其他包含可能未赋值的元素的数据类型时，将null 赋值给数值类型或布尔型的功能特别有用。例如，数据库中的布尔型字段可以存储值true 或false，或者该字段也可以未定义。

但为了简便语法 T? 是System.Nullable<T> 的简写，此处的T 为值类型。这两种形式可以互换。即int?与System.Nullable<int>是等价的。现在我们再看下面的代码： 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace CsharpTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int? x = 1;//if x=null, then y will equal to -1. If you don't believe, you can try!
            int y = x ?? -1;
            System.Console.WriteLine(y);     
        }
    }
}

这样的我们就可以对int型应用"??"运算符了！上面的代码会输出1。

可空类型具有以下特性：

• 可空类型表示可被赋值为 null 值的值类型变量。无法创建基于引用类型的可空类型。（引用类型已支持 null 值。）。

• 语法 T? 是 System.Nullable<T> 的简写，此处的 T 为值类型。这两种形式可以互换。

• 为可空类型赋值与为一般值类型赋值的方法相同，如 int? x = 10; 或 double? d = 4.108;。

• 如果基础类型的值为 null，请使用 System.Nullable.GetValueOrDefault 属性返回该基础类型所赋的值或默认值，例如 int j = x.GetValueOrDefault();

• 请使用 HasValue 和 Value 只读属性测试是否为空和检索值，例如 if(x.HasValue) j = x.Value;

  • 如果此变量包含值，则 HasValue 属性返回 True；或者，如果此变量的值为空，则返回 False。

  • 如果已赋值，则 Value 属性返回该值，否则将引发 System.InvalidOperationException。

  • 可空类型变量的默认值将 HasValue 设置为 false。未定义 Value。

• 使用 ?? 运算符分配默认值，当前值为空的可空类型被赋值给非空类型时将应用该默认值，如 int? x = null; int y = x ?? -1;。

• 不允许使用嵌套的可空类型。将不编译下面一行：Nullable<Nullable<int>> n;

3、深入分析

我们用ildasm查看最后那段代码，知道main函数的IL代码为：

图2、main函数IL代码

从上面的标号为1的红圈我们可以知道可空类型仍然是值类型。标号为2的红圈即为判断"??"运算符的左操作数是否有值get_HasValue()，接着标号为3的红圈对刚才的返回值进行判断：如果get_HasValue()的返回值为非零 ( true )，则按指定的偏移量分支到目标指令即将返回"??"运算符的左操作数如标号为4的红圈GetValueOrDefault()；否则返回右操作数。

从上图我们可以知道这主要涉及的操作都是System.Nullable 结构体中的方法和属性，get_HasValue为System.Nullable 结构体中的属性而GetValueOrDefault()是System.Nullable 结构体中的方法（请查阅MSDN）。

如果是用ILDasm查看前面"??"运算符应用于字符串的IL代码，就不会涉及到这些方法和属性，如下图所示：

图3、"??"运算符应用于字符串的IL代码

4、比较

其实"??"运算符等价于：

if(A!=null)
  X = B;
else
  X = C;

但是如果用"??"运算符却简便一些，如判断一个id为txtID的TextBox是否为空，如果不空返回它的text；否则生成一个新的TextBox。可以这样写：

string result = ( txtID ?? new TextBox() ).Text;

还有就是前面提到的可空类型应用于数据库的情况用"??"运算符比较简便。

"??"运算符是不是也令你先到了"?:"三元运算符呢？"?:"三元运算符的格式如下：

X = A ? B : C;

这里A是一个布尔表达式，如果A为true则X=A；否则X=C。由于"?:"三元运算符起源于C系的编程语言，大家都比较熟悉了，这里就不深入了。

希望此文给你带来了信息量！