可為 Null 的參考型別 (C# 參考)

文章
05/22/2023

注意

本文涵蓋可為 Null 的參考型別。您也可以宣告可為 Null 的實值型別。

在已選擇使用可為 Null 感知內容的程式碼中，可以使用可為 Null 的參考型別。可為 Null 的參考型別、Null 靜態分析警告，以及 Null 容許運算子是選擇性的語言功能。這些規則預設為關閉。 可為 Null 的內容是在專案層級使用組建設定，或在程式碼中使用 pragmas 控制的。

重要

從 .NET 6 (C# 10) 開始的所有專案範本都會啟用專案的「可為 Null 的內容」。使用舊版範本建立的專案不包含這個元素，除非您在專案檔中啟用這些功能或使用 pragmas，否則這些功能會關閉。

在可為 Null 的感知內容中：

必須以非 Null 初始化參考型別 T 的變數，而且這些變數永遠不會被指派可能為 null 的值。
可以使用 null 來初始化參考型別 T? 的變數，或指派 null，但必須在取值之前先根據 null 進行檢查。
如 m! 中所示，當您套用 null 容許運算子時，型別 m 的變數 T? 會被視為非 Null。

編譯器的上述規則解譯會強制執行不可為 Null 的參考型別 T 和可為 Null 的參考型別 T? 之間的差異。型別 T 的變數和型別 T? 的變數會以相同 .NET 型別表示。下列範例會宣告不可為 Null 的字串和可為 Null 的字串，然後使用 null 容許運算子將值指派給不可為 Null 的字串：

string notNull = "Hello";
string? nullable = default;
notNull = nullable!; // null forgiveness

變數 notNull 和 nullable 都是以 String 型別表示。由於不可為 Null 和可為 Null 的型別都儲存為相同的型別，因此不允許使用可為 Null 參考型別的數個位置。一般而言，可為 Null 的參考型別不能當做基底類別或實作的介面使用。任何物件建立或型別測試運算式都無法使用可為 Null 的參考型別。可為 Null 的參考型別不能是成員存取運算式的型別。下列範例顯示下列建構：

public MyClass : System.Object? // not allowed
{
}

var nullEmpty = System.String?.Empty; // Not allowed
var maybeObject = new object?(); // Not allowed
try
{
    if (thing is string? nullableString) // not allowed
        Console.WriteLine(nullableString);
} catch (Exception? e) // Not Allowed
{
    Console.WriteLine("error");
}

可為 Null 的參考和靜態分析

上一節中的範例說明可為 Null 參考型別的本質。可為 Null 的參考型別不是新的類別型別，而是現有參考型別的註釋。編譯器會使用這些註釋來協助您在程式碼中尋找潛在的 Null 參考錯誤。不可為 Null 的參考型別與可為 Null 的參考型別之間沒有執行階段差異。編譯器不會針對不可為 Null 的參考型別新增任何執行階段檢查。優點是在編譯時期分析中。編譯器會產生警告，協助您找出並修正程式碼中潛在的 Null 錯誤。宣告意圖，編譯器會在程式碼違反該意圖時發出警告。

在可為 Null 的啟用內容中，編譯器會對任何參考型別 (可為 Null 和不可為 Null) 的變數執行靜態分析。編譯器會將每個參考變數的 null-state 追蹤為 not-null 或 maybe-null。不可為 Null 參考的預設狀態為 not-null。可為 Null 參考的預設狀態為 maybe-null。

您應可放心對不可為 Null 的參考型別進行取值，因為其 null-state是 not-null。若要強制執行該規則，如果不可為 Null 的參考型別未初始化為非 Null 值，編譯器就會發出警告。必須將區域變數指派至其宣告位置。必須在欄位初始設定式或每個建構函式中為每個欄位指派 not-null 值。當將不可為 Null 的參考指派給狀態為 maybe-null 的參考時，編譯器會發出警告。一般而言，不可為 Null 的參考是 not-null，而且對那些變數進行取值時不會發出任何警告。

注意

如果您將 maybe-null 運算式指派給不可為 Null 的參考型別，編譯器會產生警告。編譯器接著會產生該變數的警告，直到指派給 not-null 運算式為止。

可為 Null 的參考型別可以初始化或指派給 null。因此，靜態分析必須判斷在取值之前變數是 not-null。如果可為 Null 的參考判定為 maybe-null，則指派給不可為 Null 的參考變數會產生編譯器警告。下列類別顯示這些警告的範例：

public class ProductDescription
{
    private string shortDescription;
    private string? detailedDescription;

    public ProductDescription() // Warning! shortDescription not initialized.
    {
    }

    public ProductDescription(string productDescription) =>
        this.shortDescription = productDescription;

    public void SetDescriptions(string productDescription, string? details=null)
    {
        shortDescription = productDescription;
        detailedDescription = details;
    }

    public string GetDescription()
    {
        if (detailedDescription.Length == 0) // Warning! dereference possible null
        {
            return shortDescription;
        }
        else
        {
            return $"{shortDescription}\n{detailedDescription}";
        }
    }

    public string FullDescription()
    {
        if (detailedDescription == null)
        {
            return shortDescription;
        }
        else if (detailedDescription.Length > 0) // OK, detailedDescription can't be null.
        {
            return $"{shortDescription}\n{detailedDescription}";
        }
        return shortDescription;
    }
}

下列程式碼片段顯示編譯器使用此類別時發出警告的位置：

string shortDescription = default; // Warning! non-nullable set to null;
var product = new ProductDescription(shortDescription); // Warning! static analysis knows shortDescription maybe null.

string description = "widget";
var item = new ProductDescription(description);

item.SetDescriptions(description, "These widgets will do everything.");

上述範例示範編譯器的靜態分析如何判斷參考變數的 null-state。編譯器會針對 Null 檢查和指派套用語言規則，以通知其分析。編譯器無法假設方法或屬性的語意。如果您呼叫執行 Null 檢查的方法，編譯器不知道這些方法會影響變數的 null-state。這些是您可以新增至 API 的屬性，以通知編譯器引數和傳回值的語意。這些屬性已套用到 .NET Core 程式庫中的許多常見 API。例如，已更新 IsNullOrEmpty，且編譯器會正確地將該方法解譯為 Null 檢查。如需適用於 null-state 靜態分析之屬性的詳細資訊，請參閱可為 Null 屬性的文章。

設定可為 Null 的內容

有兩種方式可以控制可為 Null 的內容。在專案層級，您可以新增 <Nullable>enable</Nullable> 專案設定。在單一 C# 來源檔案中，您可以新增 #nullable enable pragma 以啟用可為 Null 的內容。請參閱設定可為 Null 策略的文章。在 .NET 6 之前，新專案使用預設值 <Nullable>disable</Nullable>。從 .NET 6 開始，新專案會在專案檔中包含 <Nullable>enable</Nullable> 元素。

C# 語言規格

如需詳細資訊，請參閱 C# 語言規格的下列建議：

另請參閱

可為 Null 的實值型別

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可為 Null 的參考型別 (C# 參考)

可為 Null 的參考和靜態分析

設定可為 Null 的內容

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