C#语言的nullability feature的教程

历史

C#语言最初设计时没有考虑null值的问题，因此在处理null引用类型时容易出现空引用异常（NullReferenceException）。为此，C# 8在2019年发布时引入了nullability feature，旨在更好地支持null引用类型。

定义

nullability feature是一种语言特性，用于更好地支持null引用类型。它允许开发人员显式地标记一个类型或成员是否可为null，并在编译时对其进行静态检查。这样可以避免在运行时出现空引用异常。

用法说明

在C#中使用nullability feature需要遵循以下步骤：

在项目文件中启用nullability feature，可以在项目属性中将"nullable context"选项设为"enabled"或"warnings"；
在代码中使用#nullable注释上下文，指示编译器如何处理null引用类型；
使用nullable、notnull或maybe注释来标记一个类型或成员是否可为null；
在使用可为null的类型或成员时，使用null条件运算符或null合并运算符来避免空引用异常。

以下是一个使用nullability feature的示例：

#nullable enable
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string? str = null;
        Console.WriteLine(str?.Length ?? 0); // 使用null条件运算符和null合并运算符来避免空引用异常

        List<string?> list = new List<string?>() { "apple", null, "banana" };
        foreach (string? item in list)
        {
            Console.WriteLine(item?.Length ?? 0); // 使用null条件运算符和null合并运算符来避免空引用异常
        }
    }
}
#nullable disable

优点

使用nullability feature的优点包括：

显式标记可为null的类型或成员，使代码更加清晰易懂；
编译器可以在编译时检查null引用类型的使用，减少空引用异常的风险；
对于第三方库或框架，可以通过nullability注释来明确其API的nullability，从而更好地使用它们。

缺点

使用nullability feature的缺点包括：

语法繁琐，需要显式地标记每一个可为null的类型或成员；
在早期的C#版本中不支持nullability feature，需要使用较为繁琐的代码来避免空引用异常；
不支持的代码库可能会导致nullability警告，需要手动禁用这些警告。

与之前的比较

在C#的早期版本中，null引用类型无法进行静态检查，因此需要在运行时进行null检查，容易导致空引用异常。为了避免这种情况，开发人员通常需要手动检查每一个引用类型是否为null，在代码中加入大量的null检查代码。

而在C# 8中引入了nullability feature，可以在编译时对null引用类型进行静态检查，避免了繁琐的null检查代码。

以下是两个使用nullability feature的例子：

#nullable enable
string? str = null;
Console.WriteLine(str.Length); // 编译时会提示可能出现空引用异常

List<string> list = new List<string>() { "apple", null, "banana" };
foreach (string? item in list)
{
    Console.WriteLine(item?.Length); // 使用null条件运算符来避免空引用异常
}
#nullable disable

总结

nullability feature是C#语言的一个重要特性，它允许开发人员显式地标记一个类型或成员是否可为null，并在编译时对其进行静态检查。使用nullability feature可以减少空引用异常的风险，提高代码的安全性和可读性。同时，它也需要开发人员花费额外的精力来标记可为null的类型或成员，并处理可能出现的nullability警告。