C#的NULL運算演化:?.、??、??=、以及模式比對增強功能

有關於C#的NULL運算子演化過程,很久之前就要整理成一篇資訊,拖到現在剛好有一點小時間,忙裡偷閒整理一下,有需要的就參考看看嘍。

首先建立一個模擬查詢資料庫的NotSureQuery()方法

這個方法會亂數回傳各種不確定的資料包,有時是NULL,有時是空集合(內部沒有任何元素),有時是正常集合(有正常的資料)。

//此方法可能回傳 1.null、2. 空集合、3. 正常集合
private static System.Collections.Generic.List<string>? NotSureQuery()
{
  var oRnd = new System.Random(System.Guid.NewGuid().GetHashCode());
  //創造不確定性:如果亂數小於4就回傳null
  if (oRnd.Next(1, 10) < 4)
  { return null; }
  //如果不是的話就繼續運作並回傳
  var oResult = new System.Collections.Generic.List<string>();
  for (int i = 0; i < oRnd.Next(0, 3); i++) //i為零將會回傳空集合
  { oResult.Add($"使用者{i + 1}"); }
  return oResult;
}

接著模擬一個經典的資料庫查詢動作

我們透過NotSureQuery()方法,將查詢到的資料列舉輸出在畫面上,這是一個很典型的運作方式,可惜這是涉世未深的菜鳥的思路,一個成熟的老鳥會將精力放在那行註解(老鳥筆記:這裡就是坑的所在啊!)並試圖讓他在執行期不會有錯誤。可以閱讀下面這個程式碼有個概念,之後我們就不再討論這個讀取與輸出的框架,重點會擺在怎麼把註解這邊的程式碼套用C#的NULL運算子。

public static void Main()
{
  var oList = NotSureQuery();

  //老鳥筆記:這裡就是坑的所在啊!

  foreach (var oItem in oList)
  { Console.WriteLine(oItem); }

  Console.Read();
}

??運算子(NULL聯合運算子)

我們可以想像,NotSureQuery()有一定的機會回傳NULL,因此我們一定要把它攔截起來並賦予給他一個預設值,這時候就可以使用??運算子,這個運算子可以解釋成如果右邊是NULL的話,那就執行左邊,但不要高興得太早,編譯器會要求左右兩邊的型別必須相同。

if (oList == null)
{ oList = new System.Collections.Generic.List<string>() { "查無使用者" }; }

可以簡寫成

oList = oList ?? new System.Collections.Generic.List<string>() { "查無使用者" };

??=運算子(NULL聯合指派運算子)

到了C#8.0之後,這個語法又更精簡成??=,可以省略一次的變數指派,詳見下面程式碼:

oList ??= new System.Collections.Generic.List<string>() { "查無使用者" };

註:NULL聯合運算子有一個很有趣的寫法,不妨自己發想看看,例如:

  1. oList ?? oListA ?? oListB
    如果oList是NULL的話就回傳oListA;而如果oListA也是NULL的話就回傳oListB。
  2. oList ??= oListA ??= oListB
    如果oList是NULL的話就將oListA值回寫;而如果oListA也是NULL的話就將oListB值回寫。與上例子差別之處是若oList、oListA均為NULL,則經過這一番??=運算子騷操作後,oList、oListA的內容值均被感染成oListB了。

?.運算子、?[]運算子(NULL條件運算子)

接著事情必須往更深處思考了... 如果當集合不為NULL但裡面沒有任何資料(空集合),那要怎麼辦?這時候菜鳥可能會這樣寫...

if (oList.Count == 0)
{ oList = new System.Collections.Generic.List<string>() { "查無使用者" }; }

那麼,你可能會有極大的機會爆炸,馬上收到System.NullReferenceException,原因很簡單,如果oList是NULL,那麼又何來的Count屬性的呼叫呢?因此我們通常會引入?.運算子並改成下列的寫法,這個寫法簡單的說就是如果oList不是NULL,那再幫我執行Count屬性看看是否為零,如果是NULL就請直接跳走不要再評估了:

if (oList?.Count == 0)
{ oList = new System.Collections.Generic.List<string>() { "查無使用者" }; }

然後你會開始想要整併oList是「NULL」或是「不含任何元素的空集合」的整合式寫法,但這時候你又會發現在「||」條件之後?.運算子又變成冗餘的考量了,畢竟oList是NULL的狀況在第一個條件就已經被評估完畢:

if (oList == null || oList?.Count == 0)
{ oList = new System.Collections.Generic.List<string>() { "查無使用者" }; }

事已至此,你會發現沒有利用任何NULL特殊運算子(?.、??、??=)的寫法其實也很OK,甚至特意用這些運算子還有點脫褲子放屁,超諷刺的是吧?(長久以來我一直是這樣想)當然或許還是有其可以特殊利用的場景(例如方法回傳前的直接檢查判斷),但以我來說有八成的時刻都是面對這樣尷尬的應用處境。

if (oList == null || oList.Count == 0) //很傳統但很OK的寫法
{ oList = new System.Collections.Generic.List<string>() { "查無使用者" }; }

註:?[]運算子用於陣列型態的集合資料。

進入到模式比對(Pattern Matching)時代

先利用Switch Expressions來重新寫一次,看起來也沒有比較好閱讀:

oList = oList switch
{
  _ when oList == null || oList.Count == 0 => new System.Collections.Generic.List<string>() { "查無使用者" },
  _ => oList,
};

但是拉回來使用模式比對增強(Pattern matching enhancements)的觀點後,好像語法又可以有進一步的精進空間了:

if (oList?.Count is null or 0)
{ oList = new System.Collections.Generic.List<string>() { "查無使用者" }; }

附註:如果你的oList是一個介面等級的集合(例如常見的IEnumerable<T>),那麼oList?.Count這個指令可能會被編譯器標記CS 8978錯誤('方法群組'不可為NULL;'method group' cannot be made nullable)。要解決這個問題的話,可以試著改成「oList?.Count()」看看?或者是直接把集合轉乘非介面等級的集合,例如一個明確的List<T>。

以上就是C#對於NULL運算子的探討,若有機會再回來進行後續補充。

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