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微软提议在C# 7中为引用增加选项类型

微软C#语言的项目经理Mads Torgersen，最近提议在C# 7中引入可为选项类型（option types）的引用类型。加入选项类型能让C#语言变得更安全，正如Torgersen所说，在C#里，因为任一引用类型都能引用一个空值，从而导致了空引用异常的泛滥成灾，而使用选项类型能减少空引用异常的产生。

C#已经对 nullable值类型提供了支持，即对基于struct的已提供了支持，但不支持基于class的引用类型。对一门现存的已然成熟的编程语言事后加入选项类型，这其中存在着巨大的复杂性，出于这一原因，Torgersen不打算建立一套“滴水不漏的”机制，而是在检测到代码可能存在解引用空值的时候发出警告信息。

新的提议方案对一个现有的引用类型T有如下约定：

T 用来表示一个非nullable类型；
T?用来表示一个nullable引用类型；
在以下情况下，编译器将发出告警信息：
- 一个nullable的 T?类型被解引用或者转化为一个非 nullable类型；
- 将null/default(T)赋值给非nullable T类型变量；
- 流分析检测到一个nullable引用很可能不再是空值；
- 构造函数在返回前未对非nullable引用进行赋值；
- 构造函数使用尚未赋值的非nullable引用。

另一方面，当一个非nullable数组在进行初始化时，无法确保其中为null的数组成员不被保留下来。

使用空条件操作符（ null-conditional operator ）?.，可参考介绍C# 6，将产生以下效果：

string s; string? ns = SomeStringMaybe();  s = ns;                     // emits warning if (ns != null) { s = ns; } // ok  WriteLine(ns.Length);       // emits warning WriteLine(ns?.Length);      // ok

尽管使用这种新设计出的方法不用改动任何的现有代码，但该方法仍可能对编译器的行为产生潜在的影响，因为在当前的C#里，T实际上用来表示一个nullable类型。因此，Torgersen说，需要另外再新增一套机制来关闭告警信息，用于确保在跨C#版本和程序集下的编译兼容性。

需要重点声明的是，当所赋的值为null时，若编译器只产生告警信息，那么C# 7仍将会允许一个非nullable类型T包含null类型，这主要是出于对程序集兼容性的考虑。这也使得C# 7表现得与其他编程语言大相径庭，比如 Swift option types 和 Haskell Maybe ，在Swift和Haskell中，选项类型可被视为对基本类型的一种封装（实际上，在Swift里选项类型就是泛型类型，在Haskell里就是monad）。

从通告的评论来看，人们对微软的提议反应不一。有些人担心在重新定义了类型T为非nullable之后，现存的C#代码会产生大量的对他们来说毫无意义的告警信息。还有些人认为应该用T!或者其他不同于基本类型T的表示方式来表征非nullable类型，基本类型T继续用来表示nullable类型。微软的提议方法没有让任何已有的代码受益，应对其进行重构以使其有助于代码的non-nullability。另外有部分人支持该提议，并表示自己更喜欢这种“严谨的”模式，在这种模式下，空值经由option<T>或其它等效结构被有效地封装了起来。

查看英文原文： A Proposal to Add Option Types for References to C# 7