引用类型超出 null 的基本原理

Question

我是来自 C++ 背景的语言的新手，我很难理解允许引用类型为空的原因。考虑以下片段class Person {  private string _name;  public Person(string name) {_name = name;}  void print() {    Console.WriteLine(_name);  }}现在没有什么可以阻止调用者执行以下操作Person p = new Person(null);p.print();这会崩溃，如果 null 传递给构造函数，我可以通过抛出异常来保护它（不是真的），但这只是意味着如果它没有被捕获（我不能在 C# 中强制执行 AFAIK），我会在第一行崩溃，而不是第二行。调用者必须阅读文档（这意味着我不能忘记记录构造函数可能抛出的内容）以了解所有这些。该语言允许空引用类型的（可能）原因是什么？这什么时候是有利的，而不仅仅是一个滴答作响的定时炸弹？我能想到的一种情况是延迟初始化，想要有条件地分配一个对象。我如何在我编写的代码中处理这个问题？

Answer 1

该语言允许空引用类型的（可能）原因是什么？

有时你想要一些没有价值的东西。例如，考虑具有父子关系的节点类。如果Parent永远不能为空，那将是非常不愉快的。即使在 C++ 中，指针也可以指向“无”，如0.

我如何在我编写的代码中处理这个问题？

从第一天起这就是一个问题。C# 团队一直希望我们作为开发人员通过进行足够的空检查来“修复”这个问题。这就是我们一直在做的事情。

现在，在 C# 8（仍在开发中）有可以为null 的引用类型。启用后，如果将可能不为 null 的变量分配为 null 或可能为 null，您将收到编译器错误。

Answer 2

如果我们把问题反过来...

由于您来自 C++，我们可以问“C++ 如何摆脱不能为空的引用”。简单的答案是“好吧，它有空指针，所以它不需要空引用”。有两种不同类型的变量来表示对对象的引用（具有非常不同的规则和语法）使 C++变得更加简单。

是的，Tony Hoare声称空引用是他的“数十亿美元的错误”。但是，如果您无法表示未分配的引用，则很难使用简单的语法获得可工作的 C 系列语言。

考虑这个简单的 C# 代码：

string myString;

if (condition) {

    myString = func1();

} else {

    mystring = func2();

}

UseTheString(myString);

字符串变量必须在外部作用域中声明。如果每个引用变量都需要在声明时初始化（如 C++ 引用），那么您需要使用一些会被丢弃几行的东西来初始化它。是的，你可能会说，这就是为什么string.Empty。比 System.String 更复杂的类型 - 构造成本更高的类型呢？他们是否需要都具有unassigned价值？这已经非常接近了null。嘿，JavaScript 有（空值和未赋值）！

C++ 引用非常方便，但它们也很受限制。它们不仅在声明时必须被赋值，而且它们也是不可变的（变量 - 而不是它们引用的对象）。一旦声明并初始化 C++ 引用，就无法更改它所引用的内容。如果 C# 引用遵循此规则，则编写下面的代码会很有趣（忽略循环中的字符串连接几乎总是一个坏主意的事实）：

string myString = string.Empty;

for (var i = 0; i < someValue; ++i) {

    myString = myString + SomeFunc(i);

}

然后，需要考虑一些自然为空的内容，例如关系数据库中可为空的内容。可空值类型 ( Nullable<T>) 出现在框架的第一个主要发布 v1 版本中也就不足为奇了。我们很多人都记得（我们中的一些人仍然在应付） DbNull 类型（和值）的痛苦。

是的，处理空值是一种痛苦。大多数（但不是全部）语言中都有它。C# 语言（引用类型和值类型的组合共享一个变量语法）比 C++ 更容易阅读/理解/挑选。我发现我在 C# 中编写的错误比作为 C++ 程序员少得多（不过，在最近对语言进行所有更改之前，我是 90 年代的 C++ 程序员）。

C# 8.0 人员认为他们有一个解决方案（这不是一个完整的解决方案，但它应该使空引用异常更加罕见）。我很好奇您对 C# 如何避免 Hoare 博士的十亿美元错误的看法。