为何无法将Foo<T?>转换为Foo<T>？泛型结构体类型转换疑问

我定义了一个泛型结构体FileProperty<T>，包含int类型的offset和T类型的value：

public struct FileProperty<T>
{
    public int offset;
    public T value;

    public FileProperty(int offset, T value)
    {
        this.offset = offset;
        this.value = value;
    }
}

执行以下代码后：

FileProperty<long?> fp1 = new FileProperty(value: null, offset: 0);
fp1.value = 1;

尝试两种转换方式均失败：

FileProperty<long> fp2;
fp2 = fp1;                       // 错误：无法将类型“Database.FileProperty<long?>”隐式转换为“Database.FileProperty<long>”
fp2 = (FileProperty<long>) fp1;  // 错误：无法将类型“Database.FileProperty<long?>”转换为“Database.FileProperty<long>”

即使尝试编写显式转换方法，也会报错：

'User-defined operator cannot convert a type to itself'

明明当前fp1.value不为null，但就是无法将FileProperty<T?>转换为FileProperty<T>。

1. 手动创建新实例 #

最直接的方式是提取非nullable的值，手动创建目标类型的结构体实例：

// 确认value不为null，否则会抛出InvalidOperationException
FileProperty<long> fp2 = new FileProperty<long>(fp1.offset, fp1.value.Value);

如果不确定value是否为null，先做null检查：

if (fp1.value.HasValue)
{
    FileProperty<long> fp2 = new FileProperty<long>(fp1.offset, fp1.value.Value);
    // 后续业务逻辑
}
else
{
    // 处理value为null的异常情况
}

2. 为结构体添加转换方法 #

C#不允许为同一个泛型结构体的不同实例化版本定义自定义转换运算符（编译器会判定为“转换到自身”），但可以添加实例方法来完成转换：

public struct FileProperty<T>
{
    public int offset;
    public T value;

    public FileProperty(int offset, T value)
    {
        this.offset = offset;
        this.value = value;
    }

    // 从可空值类型转换为对应的非可空版本
    public FileProperty<U> ToNonNullable<U>() where U : struct
    {
        if (typeof(T) != typeof(U?))
        {
            throw new InvalidOperationException("仅支持从可空值类型转换到对应非可空类型");
        }

        var nullableValue = value as Nullable<U>;
        if (!nullableValue.HasValue)
        {
            throw new InvalidOperationException("当前可空值为null，无法转换为非可空类型");
        }

        return new FileProperty<U>(offset, nullableValue.Value);
    }
}

使用方式：

FileProperty<long> fp2 = fp1.ToNonNullable<long>();

3. 使用扩展方法 #

如果不想修改原结构体，可通过扩展方法实现转换：

public static class FilePropertyExtensions
{
    public static FileProperty<T> ToNonNullable<T>(this FileProperty<T?> source) where T : struct
    {
        if (!source.value.HasValue)
        {
            throw new InvalidOperationException("可空值为null，无法完成转换");
        }
        return new FileProperty<T>(source.offset, source.value.Value);
    }
}

使用方式：

FileProperty<long> fp2 = fp1.ToNonNullable();

为什么自定义转换运算符不行？ #

C#自定义转换运算符要求源类型和目标类型是不同的可识别类型，而FileProperty<long?>和FileProperty<long>属于同一泛型类型的不同实例化，编译器会判定为“转换到自身”，因此不允许定义这类转换运算符，就会出现你遇到的报错。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者emilyisstewpid