C#中实现可空类型转换运算符时出现错误

Question

我目前正在创建一个struct Nullsafe<T>，它将包装引用类型（因此T:class），并以类似于Nullable<T> struct的方式运行。这样做的目的是模拟类似于F#中Option<T>的功能。

我打算在需要特别处理null的方法中使用该类型。例如，假设我有一个引用类型class Foo，并且以下代码：

class Bar
{
    public void DoSomethingWithFoo(Nullsafe<Foo> foo);
}

自从我创建了一个从T到Nullsafe<T>的隐式转换运算符，那么下面的代码就可以正常工作：

Bar bar = new Bar();

Foo nullFoo = null;
bar.DoSomethingWithFoo(nullFoo);

Foo someFoo = new Foo();
bar.DoSomethingWithFoo(someFoo);

Nullsafe<T> 类型是一个结构体（特意设计为这样，以消除直接传递任何 null 值的可能性），因此有人可以编写以下代码片段：

Nullable<Nullsafe<Foo>> nullableNullsafeFoo = null;
// and later
bar.DoSomethingWithFoo(nullableNullsafeFoo);

明显，这个片段是行不通的。

因此，我认为从我的 Nullsafe<T> 结构中创建一个类型转换运算符应该是易如反掌的，它可以处理像上面那样的可空表达式：

public static implicit operator Nullsafe<T>(Nullable<Nullsafe<T>> nv) => nv.GetValueOrDefault();

很遗憾，编译失败。编译器似乎无法区分 Nullsafe<T> 和 Nullable<Nullsafe<T>> 类型，并向我抛出以下消息：

以上是编译器的限制还是故意的行为？如果是这样，是否有任何已知的解决方法？

错误代码如下：

error CS0555: 用户定义的运算符不能将封闭类型的对象转换为封闭类型的对象

我正在使用：

Visual Studio Community 2017 v15.8.1

.NET Sdk v2.1.400 (通过 dotnet --version 显示)

该项目是一个库，支持不同的 .NET 框架版本 - 从 net20 到 netstandard2.0。

更新：

以上是编译器的限制还是故意的行为？

看起来这确实是编译器剥离类型信息的结果，正如用户Isaac van Bakel所描述的那样。

如果是这样，是否有已知的解决方法？

按照他的建议，我向roslyn平台提交了一个问题。

- Ivaylo Slavov

Answer 1

这是否是有意为之尚不清楚，基于 Roslyn 中的代码。该行为来自于编译器从类型转换中剥离 Nullable 包装器以正确捕获从 Nullable<Foo> 到 Nullable<Foo> 的相等转换 - 但在您的情况下，在剥离之前类型是不同的，因此应该是允许的。

您可以在 存储库 中开启一个问题 - 我找不到已经开放的问题。熟悉编译器设计的人将能够参与讨论，但似乎确实存在一个错误。

- Isaac van Bakel

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感谢您的反馈，很高兴知道这种行为似乎并不是有意的。我已按照您的建议提交了一个问题，并更新了问题描述。 - Ivaylo Slavov

Answer 2

实际上，观察到的行为是有意的并得到确认。

创建了一个语言设计讨论线程，以解决是否应该改变这种行为，以支持类似上述用例，或者提供更好的编译器错误消息以显示。

- Ivaylo Slavov