在 2020 年的最後一天，部落格園發起了一個開源專案：基於 .NET 的部落格引擎 fluss，我抽空把原始碼下載下來看了下，發現在屬性的定義中，有很多地方都用到了 null!，如下圖所示：

這是什麼用法呢？之前沒有在專案中用過，所以得空就研究了一下。

以前，! 運算子用來表示 “否”，比如不等於 !=。在 C# 8.0 以後，! 運算子有了一個新意義—— null 包容運算子，用來控制型別的可空性。要了解 null 包容運算子，首先就要了解可為 null 的引用型別。

可為 null 的引用型別

C# 8.0 引入了可為 null 的引用型別，與可空型別補充值型別的方式一樣，它們以相同的方式補充引用型別

藉助這個定義，我們在定義引用型別的變數或屬性時，便有了兩種選擇：

1. 假定引用不可以為 null。 當變數定義為不可以為 null 時，編譯器會強制執行規則——確保在不檢查它們是否為 null 的前提下，取消引用這些變數是安全的：
   • 變數必須初始化為非 null 值。
   • 變數永遠不能賦值為 null。
2. 假定引用可以為 null
   。 當變數定義為可以為 null 時，編譯器會強制執行不同的規則——確保您自己已正確檢查 null 引用：
   • 只有當編譯器可以保證該值不為 null 時，才可以取消引用該變數。
   • 這些變數可以用預設的 null 值進行初始化，也可以在其他程式碼中賦值為 null。

與 C# 8.0 之前對引用變數的處理相比，這個新功能提供了顯著的優勢。在早期版本中，不能通過變數的宣告來確定設計意圖，編譯器沒有為引用型別提供針對 null 引用異常的安全性。

通過新增可為 null 的引用型別，您可以更清楚地宣告您的意圖。null 值是表示一個變數不引用值的正確方法，請不要使用此功能從程式碼中刪除所有的 null

是不是讀起來有點繞？還是直接看示例比較容易理解些，請繼續往下看。首先，我們來

啟用可為 null 的引用型別

有三種方法可以啟用可為 null 的引用型別。

在專案檔案中啟用

<Nullable>enable</Nullable>

將上面這一行新增到專案檔案中，為當前專案啟用 可為 null 的引用型別，如下圖所示：

在自定義專案屬性中啟用

在 Directory.Build.props 檔案中可以為目錄下的所有專案啟用 可為 null 的引用型別， 下面截圖是 fluss 專案中的設定：

使用前處理器指令啟用

可以使用 #nullable enable 和 #nullable disable 前處理器指令在程式碼中的任意位置啟用和禁用 可為 null 的引用型別：

舉例說明

典型用法

假設有這個定義：

class Person
{
    public string? MiddleName;
}

如下這樣呼叫：

void LogPerson(Person person)
{
    Console.WriteLine(person.MiddleName.Length);  // 警告  CS8602  解引用可能出現空引用。
    Console.WriteLine(person.MiddleName!.Length); // 沒有警告
}

這個 ! 運算子基本上就是關閉了編譯器的空檢查。

內部執行機制

使用此運算子告訴編譯器可以安全地訪問可能為 null 的內容。您可以用它來表達在這種情況下“不關心” null 安全性。

當我們討論到 null 安全性時，一個變數可以有兩種狀態：

1. Nullable : 可以為 null。
2. Non-Nullable ：不可以為 null。

從 C# 8.0 開始，所有的引用型別預設都是 Non-nullable。

“可空性”可以通過以下兩個新的型別運算子進行修改：

1. ! ：從 Nullable 改為 Non-Nullable
2. ? ：從 Non-Nullable 改為 Nullable

這兩個運算子是相互對應的。您使用這兩個運算子限定變數，然後編譯器根據您的限定來確保 null 安全性。

? 運算子的用法

1. Nullable：string? x;
   • x 是引用型別，因此預設是不可以為 null 的。
   • 我們使用 ? 運算子將其改為可以為 null 的。
   • x = null; 賦值正常，沒有警告。
2. Non-Nullable：string y;
   • y 是引用型別，因此預設是不可以為 null 的。
   • y = null; 賦值會產生一個警告，因為您給一個宣告為不支援 null 的變數分配了一個 null 值。

如下圖：

! 運算子的用法

string x;
string? y = null;

1. x = y;
   • 非法！警告：將 null 文字或可能的 null 值轉換為不可為 null 型別（y 可能為 null）。
   • 賦值運算子 = 左邊是不可以為 null 的，但右邊是可以為 null 的。
2. x = y!;
   • 合法！
   • 賦值運算子 = 左右兩邊都是不可以為 null 的。
   • 因為 y! 使用了 ! 運算子到 y，使得右邊也變成了不可以為 null 的，所以賦值沒有問題。

如下圖：

⚠️ 警告： null 包容運算子 ! 僅在型別系統級別關閉編譯器檢查；在執行時，該值仍然可能是 null。

這是反模式的

C# 程式設計時應該儘量避免使用 null 包容運算子 !。

有一些有效的使用場景（在下面會介紹），比如單元測試，使用這個運算子是適合的。不過，在 99% 的情況下，使用替代解決方案會更好。請不要只是為了取消警告，而在程式碼中打幾十個 !。要想清楚您的場景是否真的值得使用它。