C#中正确的可空类型检查是什么？

Question

好的，我的实际问题是这样的：我正在实现一个 IList<T>。当我到达 CopyTo(Array array, int index) 时，这是我的解决方案：

void ICollection.CopyTo(Array array, int index)
{
    // Bounds checking, etc here.
    if (!(array.GetValue(0) is T))
        throw new ArgumentException("Cannot cast to this type of Array.");
    // Handle copying here.
}

这在我的原始代码中有效，现在仍然有效。但它有一个小缺陷，在我开始为它构建测试时才暴露出来，特别是这个：

public void CopyToObjectArray()
{
    ICollection coll = (ICollection)_list;
    string[] testArray = new string[6];

    coll.CopyTo(testArray, 2);
}

现在，这个测试应该通过了。它抛出了ArgumentException，说明无法转换。为什么呢？因为 array[0] == null。当检查一个被设置为null的变量时，is关键字总是返回false。现在，这对于各种原因都非常方便，包括避免空指针引用等。我最终想到的类型检查方法是：

try
{
    T test = (T)array.GetValue(0);
}
catch (InvalidCastException ex)
{
    throw new ArgumentException("Cannot cast to this type of Array.", ex);
}

这并不是很优雅，但它可以运行... 不过有更好的方法吗？

- monoxide

Answer 1

针对此问题，Type上有一个特定的方法可供使用，尝试一下：

if(!typeof(T).IsAssignableFrom(array.GetElementType()))

- justinc

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使用反射肯定比直接进行无效转换要更耗费资源。 - Jeff Yates

对于努力的人，我会给予+1的评价，但就性能而言，我认为我必须站在ffpf这边，反射可能是绕了一个长路。 - Matthew Scharley

想了一下（并心理上给了自己一个耳光），我认为这可能是做这件事情正确的唯一方法。 - Jeff Yates

无论如何，作为一个单一的条件语句，是的。 - Matthew Scharley

只有在转换正确时，使用try / catch才会更快。如果出现异常并在此处捕获它，则与反射相比，性能将受到严重影响而不是极小的影响。不要害怕反射，它仍然非常快。 - justin.m.chase

Answer 2

要确保的唯一方法是使用反射，但90％的情况下您可以通过使用array is T[]来避免该成本。大多数人将传递正确类型的数组，因此这样做就足够了。但是，您应该始终提供代码来执行反射检查，以防万一。以下是我的通用模板（注意：我是根据记忆在此编写的，因此可能无法编译，但应该能够给出基本思路）：

class MyCollection : ICollection<T> {
   void ICollection<T>.CopyTo(T[] array, int index) {
       // Bounds checking, etc here.
       CopyToImpl(array, index);
   }
   void ICollection.CopyTo(Array array, int index) {
       // Bounds checking, etc here.
       if (array is T[]) { // quick, avoids reflection, but only works if array is typed as exactly T[]
           CopyToImpl((T[])localArray, index);
       } else {
           Type elementType = array.GetType().GetElementType();
           if (!elementType.IsAssignableFrom(typeof(T)) && !typeof(T).IsAssignableFrom(elementType)) {
               throw new Exception();
           }
           CopyToImpl((object[])array, index);
       }
   }
   private void CopyToImpl(object[] array, int index) {
       // array will always have a valid type by this point, and the bounds will be checked
       // Handle the copying here
   }
}

编辑：好的，我忘了指出一些东西。有几个答案天真地只使用了在这段代码中读作 element.IsAssignableFrom(typeof(T)) 的方法。你应该还允许 typeof(T).IsAssignableFrom(elementType)，就像BCL一样，在这种情况下，如果开发人员知道这个特定的ICollection中所有的值实际上都是从T派生出的类型S，并传递了一个类型为S[]的数组。

- Alex Lyman

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你认为应该如何处理不是类型S的所有元素，以及抛出InvalidCastException的情况？用户需谨慎。 - Matthew Scharley

那就是BCL的方式。 - Alex Lyman

在C#中，“is”关键字是一个反射调用。所以如果绕路而行，你并没有节省多少时间。直接使用IsAssignableFrom更为简洁明了。 - justin.m.chase

@just in case: 实际上，在这种情况下，“is”是通过“isinst”CIL指令（ECMA-225第III部分，第4.6节）实现的。虽然从技术上讲，JIT允许调用反射来实现它，但MS-CLR和Mono都有非常高效的内联代码来实现它（每次取消装箱时也会运行）。 - Alex Lyman

Answer 3

List<T> 使用如下：

try
{
    Array.Copy(this._items, 0, array, index, this.Count);
}
catch (ArrayTypeMismatchException)
{
  //throw exception...
}

- marxidad

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丑陋。我宁愿让它直接抛出异常。 - Jonathan Allen

List<T> 抛出 ArgumentException，这更加合适。 - Mark Cidade

既然你要付出努力，我建议你把 “ArrayTypeMismatch” 当做内部异常传递。 - Matthew Scharley

List<T> 已经有了 T ... 因此很容易确保你拥有正确的类型。 - justin.m.chase

Answer 4

这里是一个 try/catch 和反射的小测试：

object[] obj = new object[] { };
DateTime start = DateTime.Now;

for (int x = 0; x < 1000; x++)
{
    try
    {
        throw new Exception();
    }
    catch (Exception ex) { }
}
DateTime end = DateTime.Now;
Console.WriteLine("Try/Catch: " + (end - start).TotalSeconds.ToString());

start = DateTime.Now;

for (int x = 0; x < 1000; x++)
{
    bool assignable = typeof(int).IsAssignableFrom(obj.GetType().GetElementType());
}
end = DateTime.Now;
Console.WriteLine("IsAssignableFrom: " + (end - start).TotalSeconds.ToString());

在发布模式下的输出结果为：

Try/Catch: 1.7501001
IsAssignableFrom: 0

在调试模式下：

Try/Catch: 1.8171039
IsAssignableFrom: 0.0010001

结论，只需进行反思检查。这是值得的。

- just in case

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在计算性能时，你总是做出那个假设。 - justin.m.chase