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从NullObject谈C#6.0改进

简介:
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从NullObject谈C#6.0改进


什么是空引用异常

作为一个敲过代码的码农来说,似乎没有谁没有遇到过NullReferenceException这 个问题,有些时候当方法内部调用一个属性、方法(委托)时,我们控制这些属性在“外部”的表现(当然某些情况下使用ref关键字除外),所以我们要在方法 的内部去判断属性、委托方法是否为Null来避免可能的、错误使用上带来的空引用异常,这样当我们知道如果对象为Null的话,我们会实现符合我们“预 期”的行为。

解决空引用异常---Check Any Where

这很简单,我只要在需要用的地方检查一下是否为Null就可以了。是的,这非常简单,语义也很清晰,但是当你要重复检查一个对象实体10000万次时,你的代码中将存在10000个如下代码段:


  1. public void Check() 
  2.         { 
  3.             if (Person.AlivePerson() != null
  4.             { 
  5.                 Person.AlivePerson().KeepAlive = true
  6.             }  
  7.         } 

你能容忍这样的行为吗?

If(OK)

Continue;

Else

Close;

应用NullObject设计模式

NullObjectPattern出自forth by Gamma(设计模式4人组),核心内容是:提供一个给定对象的空值代理,空值代理中提供不做任何事情的方法实现。

接下来让我们看看维基百科上的C#实现:


  1. // compile as Console Application, requires C# 3.0 or higher 
  2. using System; 
  3. using System.Linq; 
  4. namespace MyExtensionWithExample { 
  5.     public static class StringExtensions {  
  6.         public static int SafeGetLength(this string valueOrNull) {  
  7.             return (valueOrNull ?? string.Empty).Length;  
  8.         } 
  9.     } 
  10.     public static class Program { 
  11.         // define some strings 
  12.         static readonly string[] strings = new [] { "Mr X.""Katrien Duck"null"Q" }; 
  13.         // write the total length of all the strings in the array 
  14.         public static void Main(string[] args) { 
  15.             var query = from text in strings select text.SafeGetLength(); // no need to do any checks here 
  16.             Console.WriteLine(query.Sum()); 
  17.         // The output will be: 18  
  18.         } 
  19.     } 

在C#语言中,我们通过静态的扩展方法来实现将检查方式统一在方法内部,而不是写的到处都是,上面的例子中是在String类上实现了一个SafeGetLength扩展方法,将为所有String类型提供了一个方法,这样我们在“代码整洁”上又进了一步。

下面我们再来看一个更常用的例子---来自于StackOverFlow

最后,说一个细节问题,以上代码均没有实现“线程安全”,在大牛Eric Lippert的文章中针对线程安全有过一个更精彩的讨论,请戳这里

改进后的代码时在方法内部增加了一个临时变量,作为方法内部的拷贝,实现线程安全,如果有疑问请参考我的《C#堆vs栈》中对方法内部变量在堆栈上的表现一章。


  1. public class SomeClass 
  2.     { 
  3.         public event EventHandler<EventArgs> MyEvent; 
  4.  
  5.         private void DoSomething() 
  6.         { 
  7.             var tmp = MyEvent; 
  8.  
  9.             tmp.Raise(this, EventArgs.Empty); 
  10.         } 
  11.     } 

 

更“潮”的方式-C#6.0语法

    来自MSDN Magazine的Mark Michaelis(《C#本质论》作者)给我们介绍了C#6.0在语言可能带来的新改进,其中就有针对“Null条件运算符”的改进。

C#6.0更多参考:

Part One: https://msdn.microsoft.com/zh-cn/magazine/dn683793.aspx

Part Two: https://msdn.microsoft.com/zh-cn/magazine/dn802602.aspx

即使是 .NET 开发新手,也可能非常熟悉 NullReferenceException。有一个例外是几乎总是会指出一个 Bug,因为开发人员在调用 (null) 对象的成员之前未进行充分的 null 检查。请看看以下示例:


  1. public static string Truncate(string value, int length) 
  2.   string result = value; 
  3.   if (value != null// Skip empty string check for elucidation 
  4.   { 
  5.     result = value.Substring(0, Math.Min(value.Length, length)); 
  6.   } 
  7.   return result; 

如果不进行 null 检查,此方法会引发 NullReferenceException。尽管这很简单,但检查字符串参数是否为 null 的过程却稍微有些繁琐。通常,考虑到比较的频率,该繁琐的方法可能没有必要。C# 6.0 包括一个新的 null 条件运算符,可帮助您更加简便地编写这些检查:


  1. public static string Truncate(string value, int length) 
  2. {           
  3.   return value?.Substring(0, Math.Min(value.Length, length)); 
  4.  
  5. [TestMethod] 
  6. public void Truncate_WithNull_ReturnsNull() 
  7.   Assert.AreEqual<string>(null, Truncate(null42)); 

根据 Truncate_WithNull_ReturnsNull 方法所演示的内容,如果对象的值实际上为 null,则 null 条件运算符将返回 null。这带来了一个问题,即 null 条件运算符在调用链中出现时会是什么情况?如以下示例中所示:


  1. public static string AdjustWidth(string value, int length) 
  2.   return value?.Substring(0, Math.Min(value.Length, length)).PadRight(length); 
  3.  
  4. [TestMethod] 
  5. public void AdjustWidth_GivenInigoMontoya42_ReturnsInigoMontoyaExtended() 
  6.   Assert.AreEqual<int>(42, AdjustWidth("Inigo Montoya"42).Length); 

尽管 Substring 是通过 null 条件运算符进行调用的,并且 null value?.Substring 似乎返回了 null,但语言行为按您的想法进行。这简化了对 PadRight 的调用过程,并立即返回 null,从而避免会导致出现 NullReferenceException 的编程错误。这个概念称为“null 传播”。

Null 条件运算符会根据具体条件进行 null 检查,然后再调用目标方法以及调用链中的所有其他方法。这将可能产生一个令人惊讶的结果,例如,text?.Length.GetType 语句中的结果。

如果 null 条件运算符在调用目标为 null 时返回 null,那么调用会返回值类型的成员时最终会是什么数据类型(假定值类型不能为 null)?例如,从 value?.Length 返回的数据类型不能只是 int。答案当然是:可以为 null 的类型(int?)。实际上,尝试仅将结果分配给 int 将会出现编译错误:

int length = text?.Length; // Compile Error: Cannot implicitly convert type 'int?' to 'int'

Null 条件具有两种语法形式。首先,问号在点运算符前面 (?.)。其次,将问号和索引运算符结合使用。例如,给定一个集合(而非在索引到集合之前显式进行 null 检查),您就可以使用 null 条件运算符执行此操作:


  1. public static IEnumerable<T> GetValueTypeItems<T>( 
  2.   IList<T> collection, params int[] indexes) 
  3.   where T : struct 
  4.   foreach (int index in indexes) 
  5.   { 
  6.     T? item = collection?[index]; 
  7.     if (item != null) yield return (T)item; 
  8.   } 

此示例使用了运算符 ?[…] 的 null 条件索引形式,导致仅在集合不为 null 时才索引到集合。通过 null 条件运算符的此形式,T? item = collection?[index] 语句在行为上相当于:

T? item = (collection != null) ? collection[index] : null.

请注意,null 条件运算符仅可检索项目,不会分配项目。如果给定 null 集合,那么这意味着什么?

请注意针对引用类型使用 ?[…] 时的隐式歧义。由于引用类型可以为 null,因此对于集合是否为 null,或者是否元素本身实际上就是 null 而言,来自 ?[…] 运算符的 null 结果不明确。

Null 条件运算符的一个非常有用的应用程序解决了 C# 自 C# 1.0 以来一直存在的的一个特性,即在调用委托之前检查是否为 null。我们来看一下中显示的 C# 2.0 代码。

图 1 在调用委托之前检查是否为 Null


  1. class Theremostat 
  2.   event EventHandler<float> OnTemperatureChanged; 
  3.   private int _Temperature; 
  4.   public int Temperature 
  5.   { 
  6.     get 
  7.     { 
  8.       return _Temperature; 
  9.     } 
  10.     set 
  11.     { 
  12.       // If there are any subscribers, then 
  13.       // notify them of changes in temperature 
  14.       EventHandler<float> localOnChanged = 
  15.         OnTemperatureChanged; 
  16.       if (localOnChanged != null
  17.       { 
  18.         _Temperature = value; 
  19.         // Call subscribers 
  20.         localOnChanged(this, value); 
  21.       } 
  22.     } 
  23.   } 

通过使用 null 条件运算符,整个 set 实现过程就可简化为:

OnTemperatureChanged?.Invoke(this, value)

现在,您只需对将 null 条件运算符作为前缀的 Invoke 进行调用,不再需要将委托实例分配给本地变量,从而实现线程安全,甚至是在调用委托之前显式检查值是否为 null。

C# 开发人员都很想知道在最新的四个版本中是否对此内容有所改进。答案是最终进行了改进。仅此一项功能就可以改变调用委托的方式。

另一个 null 条件运算符普及的常见模式是与 coalesce 运算符结合使用。您无需在调用 Length 之前对 linesOfCode 进行 null 检查,而是可以编写项目计数算法,如下所示:

List<string> linesOfCode = ParseSourceCodeFile("Program.cs"); return linesOfCode?.Count ?? 0;

在这种情况下,任何空集合(无项目)和 null 集合均标准化为返回相同数量。总之,null 条件运算符将实现以下功能:

1.  如果操作数为 null,则返回 null

2.  如果操作数为 null,则简化调用链中的其他调用

3.  如果目标成员返回一个值类型,则返回可以为 null 的类型 (System.Nullable<T>)。

4.  以线程安全的方式支持委托调用

5.  可用作成员运算符 (?.) 和索引运算符 (?[…])


作者:史蒂芬King

来源:51CTO

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