可空引用类型：如何指定“T？”类型不限于类或结构

Question

我想创建一个具有T 类型成员的泛型类。 T 可以是类、可为空的类、结构或可为空的结构。所以基本上什么都有。这是一个显示我的问题的简化示例：

#nullable enable

class Box<T> {
    public T Value { get; }

    public Box(T value) {
        Value = value;
    }

    public static Box<T> CreateDefault()
        => new Box<T>(default(T));
}

由于使用了新的#nullable enable 功能，我收到以下警告：Program.cs(11,23): warning CS8653: A default expression introduces a null value when 'T' is a non-nullable reference type.

这个警告对我来说很有意义。然后我尝试通过在属性和构造函数参数中添加? 来修复它：

#nullable enable

class Box<T> {
    public T? Value { get; }

    public Box(T? value) {
        Value = value;
    }

    public static Box<T> CreateDefault()
        => new Box<T>(default(T));
}

但现在我得到了两个错误：

Program.cs(4,12): error CS8627: A nullable type parameter must be known to be a value type or non-nullable reference type. Consider adding a 'class', 'struct', or type constraint.
Program.cs(6,16): error CS8627: A nullable type parameter must be known to be a value type or non-nullable reference type. Consider adding a 'class', 'struct', or type constraint.

但是，我不想添加约束。我不在乎 T 是类还是结构。

一个明显的解决方案是将违规成员包装在#nullable disable 指令下。但是，就像#pragma warning disable 一样，除非有必要，否则我想避免这样做。是否有其他方法可以在不禁用可空性检查或 CS8653 警告的情况下编译我的代码？

$ dotnet --info
.NET Core SDK (reflecting any global.json):
 Version:   3.0.100-preview4-011223
 Commit:    118dd862c8

Answer 1

如果您使用的是 C# 9，该怎么办

在 C# 9 中，您可以在不受约束的类型参数上使用T? 来指示当 T 是引用类型时该类型始终可以为空。事实上，原始问题中的示例在将? 添加到属性和构造函数参数后“正常工作”。请参阅以下示例以了解您对 Box<T> 的不同类型参数的预期行为。

var box1 = Box<string>.CreateDefault();
// warning: box1.Value may be null
box1.Value.ToString();

var box2 = Box<string?>.CreateDefault();
// warning: box2.Value may be null
box2.Value.ToString();

var box3 = Box<int>.CreateDefault();
// no warning
box3.Value.ToString();

var box4 = Box<int?>.CreateDefault();
// warning: 'box4.Value' may be null
box4.Value.Value.ToString();

如果您使用 C# 8 该怎么办

在 C# 8 中，无法在不受约束的类型参数（即未知的引用类型或值类型）上放置​​可为空的注释。

正如 cmets 关于这个问题的讨论，您可能需要考虑具有默认值的 Box<string> 在可空上下文中是否有效，并可能相应地调整您的 API 表面。也许类型必须是 Box<string?> 才能使包含默认值的实例有效。但是，在某些情况下，您需要指定属性、方法返回或参数等仍然可以为 null，即使它们具有不可为空的引用类型。如果您属于该类别，您可能希望使用与可空性相关的属性。

MaybeNull 和 AllowNull 属性已被引入 .NET Core 3 以处理这种情况。

这些属性的一些具体行为仍在不断发展，但基本思想是：

• [MaybeNull] 表示某事物的输出（读取字段或属性、方法返回等）可能是null。
• [AllowNull] 表示某事物（写入字段或属性、方法参数等）的 输入 可以是 null。

#nullable enable
using System.Diagnostics.CodeAnalysis;

class Box<T>
{
    // We use MaybeNull to indicate null could be returned from the property,
    // and AllowNull to indicate that null is allowed to be assigned to the property.
    [MaybeNull, AllowNull]
    public T Value { get; }

    // We use only AllowNull here, because the parameter only represents
    // an input, unlike the property which has both input and output
    public Box([AllowNull] T value)
    {
        Value = value;
    }

    public static Box<T> CreateDefault()
    {
        return new Box<T>(default);
    }

    public static void UseStringDefault()
    {
        var box = Box<string>.CreateDefault();
        // Since 'box.Value' is a reference type here, [MaybeNull]
        // makes us warn on dereference of it.
        _ = box.Value.Length;
    }

    public static void UseIntDefault()
    {
        // Since 'box.Value' is a value type here, we don't warn on
        // dereference even though the original property has [MaybeNull]
        var box = Box<int>.CreateDefault();
        _ = box.Value.ToString();
    }
}

请参阅https://devblogs.microsoft.com/dotnet/try-out-nullable-reference-types 了解更多信息，尤其是“the issue with T?”部分。

Answer 2

Jeff Mercado 在 cmets 中提出了一个很好的观点：

我认为您在这里有一些相互矛盾的目标。您想要默认框的概念，但对于引用类型，还有什么是合适的默认值？对于与使用可空引用类型直接冲突的引用类型，默认值为 null。也许您需要将 T 限制为可以默认构造的类型（new()）。

例如，T = string 的default(T) 将是null，因为在运行时string 和string? 之间没有区别。这是当前语言功能的限制。

我通过为每个案例创建单独的CreateDefault 方法来解决这个问题：

#nullable enable

class Box<T> {
    public T Value { get; }

    public Box(T value) {
        Value = value;
    }
}

static class CreateDefaultBox
{
    public static Box<T> ValueTypeNotNull<T>() where T : struct
        => new Box<T>(default);

    public static Box<T?> ValueTypeNullable<T>() where T : struct
        => new Box<T?>(null);

    public static Box<T> ReferenceTypeNotNull<T>() where T : class, new()
        => new Box<T>(new T());

    public static Box<T?> ReferenceTypeNullable<T>() where T : class
        => new Box<T?>(null);
}

这种似乎类型对我来说是安全的，但代价是更丑陋的呼叫站点（CreateDefaultBox.ReferenceTypeNullable<object>() 而不是Box<object?>.CreateDefault()）。在我发布的示例类中，我将完全删除方法并直接使用Box 构造函数。哦，好吧。

Answer 3

class Box<T> {
    public T! Value { get; }

    public Box(T! value) {
        Value = value;
    }

    public static Box<T> CreateDefault()
        => new default!;
}

What does null! statement mean?