为什么尝试向空值添加不会引发InvalidOperationException异常？

Question

int? x = null;
x = x + 1;  // Works, but x remains null

我期望编译器会尝试将x转换为int，但显然它没有这样做。

由280Z28编辑：将NullReferenceException更改为InvalidOperationException，因为这是Nullable<T>.Value在HasValue为false时抛出的异常。

- newdayrising

Answer 1

这符合提升的二元运算符规范。根据 §7.2.7:

对于二元运算符

+ - * / % & | ^ << >>

如果操作数和结果类型都是非空值类型，则该运算符存在升级形式。升级形式是通过为每个操作数和结果类型添加一个 ? 修饰符来构造的。如果一个或两个操作数为 null，则提升的运算符将产生 null 值（bool? 类型的 & 和 | 运算符是例外，在 §7.10.3 中有描述）。否则，提升的运算符将解开操作数，应用底层运算符，然后包装结果。

理由是：你应该将可空类型的 null 视为“我不知道该值是什么”。 “我不知道” 加一 的结果是什么？“我不知道”。因此，结果应为 null。

- jason

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你的逻辑表述得很好，但是它真的应该抛出一个异常。把 + 看作运行 number.Plus(2) 的语法更酷的方式。如果 number 为空，或者它可以轻易地导致意料之外的行为，那么它肯定应该抛出异常。 - Niels Brinch

更糟糕的是，如果你有一个数字并将 null 加到它上面，它将变成 null。 - Niels Brinch

Answer 2

可空类型实际上永远不会是 null 引用。它们始终是对象引用。它们的内部类重写了 == 和 = 运算符。如果它们与 null 进行比较，它们将返回 HasValue 属性的值。

- rusty

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第一句话是正确的。中间两句话是错误的。Nullables永远不是对象引用。Nullable<T>结构体没有覆盖相等运算符。没有覆盖赋值运算符这样的事情。最后一句话是正确的。 - Eric Lippert

你是对的——不是赋值运算符，而是从int类型进行的隐式转换。它们确实是不同的运算符，但最终效果是相同的。感谢你指出这一点。 - rusty

Answer 3

这是因为编译器会为可空类型创建一个“提升”的运算符 - 在这种情况下，它类似于以下内容：

public static int? operator +(int? a, int? b)
{
    return (a == null || b == null) ? (int?)null : a.Value + b.Value
}

我认为，如果您尝试将结果分配给非空值，编译器将被迫使用非空重载并将x转换为int。

e.g. int i = x + 1;  //throws runtime exception

- Lee

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实际上 int i = x + 1 是一个错误的写法。如果 x 没有值，int i = (int)(x + 1) 将抛出异常。 - Dolphin

Answer 4

既然你已经将它声明为可空类型，为什么希望编译器将其转换为int类型呢？编译器正在执行你告诉它要做的事情，null + 1 = null。

在尝试添加int之前，您必须显式地进行转换或检查x.HasValue。

- Barracoder

Answer 5

很遗憾，它并没有。在x = X + 1中的X与第一行中的null相同，因此您正在将1添加到null，其结果为null。

由于它是可空int，您可以使用x.HasValue来检查它是否具有值，然后使用x.Value获取实际的int值。

- Paul

Answer 6

无论变量x是否为null，这并不是关键。

关键在于，在你进行加法运算时，你何时见过NullReferenceException？

以下示例也不会引发NullReferenceException，而且是完全有效的。

string hello = null;
string world = "world";
string hw = hello+world;

只有在尝试访问一个空对象的成员时，才会出现NullReferenceException。

- Wim

Answer 7

int?类型永远不可能是null，因为它是一个结构体。结构体存储在栈上，而栈不能很好地处理null。

请参见什么是NullPointerException，我该如何修复它？

另外，可空类型有2个非常有用的属性：HasValue和Value

这段代码：

        if (x != null)
        {
            return (int) x;
        }

应该重构为：

        if (x.HasValue)
        {
            return x.Value;
        }

- fremis

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这是完全不正确的。首先，值类型并不是“存储在堆栈上”。值类型存储在内存管理器认为合适的堆栈或堆上。其次，在堆栈上有一个空引用是完全合法的。“string s = null;”就是一个在堆栈上的空引用，没有问题。 - Eric Lippert

我很感激您的纠正。当我刚开始学习.NET时，我记得曾经这样写代码：DateTime x = null; 然后收到了这个错误提示：“编译器无法将null赋值给值类型；null只能被分配给引用类型。结构体是值类型。” 我误解了这个信息。这个错误提示是在谈论null字面量的限制，而不是值类型本身。感谢您给我上的这个应该受到的教训。 - fremis