C#中绑定值类型的泛型参数如何声明其Nullable可空版本

问题描述 #

我编写了一个用于表示执行成功结果或错误信息（二者互斥，不会同时存在）的泛型类，实现代码如下：

public class Result<TValue, TError>
    where TValue : notnull
    where TError : notnull
{
    private readonly bool succeeded;
    private readonly TValue? value;
    private readonly TError? error;

    public static Result<TValue, TError> Success(TValue value) =>
        new(true, value ?? throw new ArgumentNullException(nameof(value)), default);

    public static Result<TValue, TError> Failure(TError error) =>
        new(false, default, error ?? throw new ArgumentNullException(nameof(error)));

    protected Result(bool succeeded, TValue? value, TError? error)
    {
        this.succeeded = succeeded;
        this.value = value;
        this.error = error;
    }
    
    public bool Successful(
        [NotNullWhen(true)] out TValue? value,
        [NotNullWhen(false)] out TError? error)
    {
        if (succeeded)
        {
            value = this.value!;
            error = default;
            return true;
        }
        else
        {
            value = default;
            error = this.error!;
            return false;
        }
    }
}

该实现的实际表现如下：

• 对引用类型可符合预期工作：例如当TValue为object类型时，value字段与对应入参的类型均为object?
• 当泛型类型参数为值类型时，为其添加?修饰符并不会使其变为Nullable<T>类型，本质是该操作对值类型属于实际类型变更，而非仅添加可空性标注

核心疑问：是否存在可行方法，能够引用泛型类型对应的Nullable版本？

解答 #

C#泛型的?标注行为遵循以下规则：

• 泛型参数无class/struct显式约束时，T?属于编译期元数据标注：对引用类型会生成可空引用类型标记，对值类型不会自动转为Nullable<T>。本质原因是值类型的可空包装是实际的类型变更，和引用类型仅做元数据标记的可空实现逻辑完全不同。

你当前的实现已经可以满足编译期静态空检查要求：[NotNullWhen]特性已经能向编译器传递准确的空状态信息——Successful返回true时value非空，返回false时error非空，值类型场景下的空引用警告不会误报。
如果需要值类型场景下字段运行时也能正确持有空值，不需要额外实现泛型Nullable版本的引用逻辑。C# 9及以上版本的编译器已经自动处理了这个适配：无约束泛型上的T?会自动适配类型，引用类型生成可空引用标注，值类型自动编译为Nullable<T>。
如果使用旧版本编译器，你现有的实现逻辑也没有运行时问题：你不需要依赖字段的可空类型判断结果状态，因为独立的succeeded字段已经明确标记了成功/失败状态，value和error字段只是附属存储，只需要保留[NotNullWhen]特性即可保证静态检查的正确性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Giles