c# - 这种带有隐式转换运算符的 Nullable 行为的理由是什么

Question

我在Nullable之间的交互中遇到了一些有趣的行为和隐式转换。我发现从值类型为引用类型提供隐式转换允许 Nullable当我期望编译错误时，将类型传递给需要引用类型的函数。下面的代码演示了这一点:

static void Main(string[] args)
{
    PrintCatAge(new Cat(13));
    PrintCatAge(12);
    int? cat = null;
    PrintCatAge(cat);
}

private static void PrintCatAge(Cat cat)
{
    if (cat == null)
        System.Console.WriteLine("What cat?");
    else
        System.Console.WriteLine("The cat's age is {0} years", cat.Age);
}

class Cat
{
    public int Age { get; set; }
    public Cat(int age)
    {
        Age = age;
    }

    public static implicit operator Cat(int i)
    {
        System.Console.WriteLine("Implicit conversion from " + i);
        return new Cat(i);
    }
}

输出:

The cat's age is 13 years
Implicit conversion from 12
The cat's age is 12 years
What cat?

如果转换代码从Cat中移除然后你会得到预期的错误:


Error 3 The best overloaded method match for 'ConsoleApplication2.Program.PrintCatAge(ConsoleApplication2.Program.Cat)' has some invalid arguments



Error 4 Argument 1: cannot convert from 'int?' to 'ConsoleApplication2.Program.Cat


如果您使用 ILSpy 打开可执行文件，生成的代码如下

int? num = null;
Program.PrintCatAge(num.HasValue ? num.GetValueOrDefault() : null);

在类似的实验中，我删除了转换并向 PrintCatAge 添加了重载它需要一个 int(不可为 null)来查看编译器是否会执行类似的操作，但它不会。

我明白发生了什么，但我不明白这样做的理由。这种行为出乎我的意料，而且看起来很奇怪。我没有成功在 MSDN 上的转换文档或 Nullable<T> 中找到对此行为的任何引用。 .

然后我提出的问题是，这是故意的吗？是否有解释为什么会这样？

Answer 1

我之前说过 (1) 这是一个编译器错误，(2) 这是一个新错误。第一个陈述是准确的；第二个是我因为急于准时到达公共(public)汽车而感到困惑。 (我想到的这个错误对我来说是新的，是一个更复杂的错误，涉及提升转换和提升增量运算符。)

这是一个长期存在的已知编译器错误。 Jon Skeet 前段时间首先引起了我的注意，我相信某个地方有关于它的 StackOverflow 问题；我不记得在哪里随手。也许乔恩会。

所以，错误。让我们定义一个“提升”运算符。如果运算符从不可空值类型 S 转换为不可空值类型 T，那么还有一个从 S 转换的“提升”运算符？到 T?，这样一个空 S?转换为空 T？和一个非空 S？转换为 T?通过展开 S?到 S，将 S 转换为 T，并将 T 包装为 T?。

规范说 (1) 唯一 存在提升运算符的情况是当 S 和 T 都是不可为 null 的值类型时，以及 (2) 提升和非提升转换运算符同时考虑它们是否适用于转换，如果两者都适用，则适用转换的源和目标类型(提升或未提升)用于确定最佳来源类型、最佳目标类型，以及最终所有适用转化的最佳转化。

不幸的是，该实现完全违反了所有这些规则，并且我们无法在不破坏许多现有程序的情况下进行更改。

首先，我们违反了关于提升运算符存在的规则。如果 S 和 T 都是不可为 null 的值类型，或者如果 S 是不可为 null 的值类型而 T 是可以分配 null 的任何类型，则实现认为提升运算符存在:引用类型，可为 null 值类型，或指针类型。在所有这些情况下，我们都会生成提升运算符。

在您的特定情况下，我们通过检查 null 将可空类型转换为引用类型 Cat 来提升为可空。如果源不为空，那么我们正常转换；如果是，那么我们生成一个空 Cat。

其次，我们完全违反了当其中一个候选者是提升运算符时如何确定适用候选者的最佳源和目标类型的规则，我们也违反了确定哪个是最佳运算符的规则。

简而言之，这是一个大困惑，如果不破坏真正的客户就无法修复，因此我们很可能会将这种行为奉为 Roslyn。我会考虑在某个时候在我的博客中记录编译器的确切行为，但如果我是你，我不会屏住呼吸等待那一天。

当然，对于错误，我们深表歉意。