如何在C#可空性分析中告知编译器结构体非空字段可能为null？

以下几种方案均不需要修改原结构体Str字段的非可空声明，可实现让编译器识别出实例字段可能为空的效果：

方案1：自定义扩展方法返回可为空值类型 #

针对值类型的FirstOrDefault返回默认初始化实例的问题，可以写扩展方法返回Nullable<T>，找不到匹配项时直接返回null，强制编译器要求你做非空校验：

using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

public static class StructEnumerableExtensions
{
    // 针对结构体类型的FirstOrNull扩展
    public static T? FirstOrNull<T>(this IEnumerable<T> source, Func<T, bool> predicate) where T : struct
    {
        foreach (var item in source)
        {
            if (predicate(item))
                return item;
        }
        return null;
    }
}

使用方式：

MyStruct? found = list.FirstOrNull(item => item.Str == "B");
// 编译器会强制你判断是否有值，未校验直接访问Value会触发警告
if (found.HasValue)
{
    Console.WriteLine(found.Value.Str.Length);
}

方案2：用MemberNotNullWhen属性标注结构体校验方法 #

在原有结构体中添加校验方法，通过特性告知编译器校验通过后字段的可空状态，同时可以避免静态分析工具的误提示：

using System.Diagnostics.CodeAnalysis;

struct MyStruct
{
    public readonly string Str;

    public MyStruct(string str)
    {
        Str = str;
    }

    // 标记当返回值为true时，Str字段一定不为空
    [MemberNotNullWhen(true, nameof(Str))]
    public bool IsValid() => Str != null;
}

使用方式：

MyStruct found = list.FirstOrDefault(item => item.Str == "B");
if (found.IsValid())
{
    // 编译器已确认Str不为空，不会触发警告
    Console.WriteLine(found.Str.Length);
}

方案3：临时强制转换为可空类型 #

如果不想修改原有代码结构，仅需要在局部处理单个实例的可空性，可以手动将字段强转为可空引用类型，覆盖编译器的默认可空判断：

MyStruct found = list.FirstOrDefault(item => item.Str == "B");
// 强转为可空字符串，编译器会识别该值可能为空
string? str = (string?)found.Str;
if (str != null)
{
    Console.WriteLine(str.Length);
}

补充说明 #

你提到的类似!反向操作的语法（标记非可空值实际可能为空）目前C#官方还没有支持，现有场景下使用上述三种方案即可覆盖绝大多数需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Walt D