　動作確認。

成果物

github

nullコンテキスト

　nullコンテキストには以下4つの状態がありうる。

`#nullable`	注釈	警告
○	○
○	☓
☓	○
☓	☓

注釈: annotations
警告: warnings

　注釈と警告をそれぞれ個別に設定するには、以下のようなディレクティブを使う。それぞれの用途もあわせて記載する。

設定方法	コンテキスト		用途
`#nullable`	注釈	警告	用途
`enable annotations`	○	−	null対応を明確にコーディングせねば警告する
`enable warnings`	−	○	参照型をnull許容型にしたら警告する
`enable`	○	○	null許容型と非許容型を別型として扱う。違反したら警告する
`disable`	☓	☓	C#8.0以前と同じ

　無効にしたければenableをdisableにする。また、プロジェクト設定に戻したければenableをrestoreにする。

コード

EnableAnnotations.cs

　注釈と警告のうち、注釈だけを有効にしたコンテキストのコンパイル結果を確認する。

class EnableAnnotations
{
    public void Run()
    {
#nullable disable
        ;
#nullable enable annotations
        int i1 = null; // error CS0037: Null 非許容の値型であるため、Null を 'int' に変換できません
        int? i2 = null;
        string s1 = null;
        string? s2 = null;
        string s3 = null!;
        Console.WriteLine($"{i1}, {i2}, {s1}, {s2}, {s3}");
    }
}

EnableAnnotations.cs(12,22): error CS0037: Null 非許容の値型であるため、Null を 'int' に変換できません

EnableWarnings.cs

　注釈と警告のうち、警告だけを有効にしたコンテキストのコンパイル結果を確認する。

class EnableWarnings
{
    public void Run()
    {
#nullable disable
        ;
#nullable enable warnings
        int i1 = null; // error CS0037: Null 非許容の値型であるため、Null を 'int' に変換できません
        int? i2 = null;
        string s1 = null;
        string? s2 = null; // warning CS8632: '#nullable' 注釈コンテキスト内のコードでのみ、Null 許容参照型の注釈を使用する必要があります。
        string s3 = null!;
        Console.WriteLine($"{i1}, {i2}, {s1}, {s2}, {s3}");
    }
}

EnableWarnings.cs(12,22): error CS0037: Null 非許容の値型であるため、Null を 'int' に変換できません
EnableWarnings.cs(15,19): warning CS8632: '#nullable' 注釈コンテキスト内のコードでのみ、Null 許容参照型の注釈を使用する必要があります。

注釈: `#nullable enable annotations`

null 許容注釈コンテキスト

　注釈コンテキスト(annotations)が無効(disable)なら、C#8.0以前と同じ動作である。つまり以下。

null許容参照の宣言不可
参照変数にnull代入可
参照変数を逆参照しても警告なし
null免除演算子!使用不可

　注釈コンテキスト(annotations)が有効(enable)なら以下。

参照型はすべてnull非許容参照である
null非許容参照は、安全に逆参照できる
null非許容参照は、nullを代入できる
- 静的分析により逆参照時の値がnull以外と判明せねば警告する
  - このときnull免除演算子!を使って非nullであると宣言すれば警告を回避できる

　つまり、参照におけるnull対応を明確にコーディングするならenableにすべきだし、そうでないならdisableにすべき。

警告: `#nullable enable warnings`

null 許容警告コンテキスト

　警告コンテキスト(warnings)が有効(enable)なら、参照がnullかもしれない場合に警告する。これは注釈コンテキストannotationsの有効(enable)/無効(disable)に関係なく行う。

　nullであるか否かはコンパイラによる静的分析で判断する。コンパイラが「非nullである」と確定できるのは以下2つのいずれかに該当する場合のみ。それ以外はすべて「nullかもしれない」と判断する。

変数に null 以外の値が確実に割り当てられている。
変数または式は、それを逆参照する前に null かどうかをチェックされている。

　警告する場合は以下2つ。

「nullかもしれない」状態の変数が逆参照されたとき
注釈コンテキストで「nullかもしれない」状態の変数や式を、null非許容参照型に代入したとき

コンパイラ解析の限界

　コンパイラによる静的分析には限界がある。たとえばif文などを用いたコードのロジックでnullになりえないとしても、それをコンパイラが静的分析で理解することは不可能である。そのときはプログラマがnull免除演算子!を付与して非nullであると示さねば警告が出たままとなる。

　ただし!は注釈コンテキスト(annotations)が有効(enable)でなければ使えない。

　と思っていたのだが、以下コードで警告が出ない。どのコンテキストでも。

string? s4 = (new Random().Next(0, 2) == 0) ? null : "A"; // nullかもしれない
Console.WriteLine($"{s4}");
Console.WriteLine($"{s4!}");
if (null != s4) { // nullでない
    Console.WriteLine($"{s4}"); // 逆参照。非nullであることが確実だから警告を消したい。
    Console.WriteLine($"{s4!}"); // 逆参照。非nullであることが確実だから警告を消したい。null免除演算子を使う
} else { // nullである
    Console.WriteLine($"{s4}"); // 逆参照。非nullであることが確実だから警告を消したい。
    Console.WriteLine($"{s4!}"); // 逆参照。非nullであることが確実だから警告を消したい。null免除演算子を使う
}

用途

　用途を予想する。

　警告コンテキストは、参照がnullかもしれない箇所を探すときに有意義なコンテキストである。既存コードのnull対応についてコードリーディングするときにnullかもしれない箇所をすぐ発見するのに役立つ。

　また、annotationsと併用すればnullかもしれない箇所に!を付与することで、非nullであることを明示できる。警告をすべて解消すれば、null安全なコードを書けた状態といえるはず。

ユースケース

　null安全なコードを書くときのユースケースについて。

既存コードをC#8.0`null`対応コードにしたい

C#8.0以前の古い既存コードがある
1をC#8.0以降のnull対応コードにしたい
まずは<Nullable>warnings</Nullable>で参照変数がnullかもしれない箇所を網羅する
1. コンパイルして出た警告のコード箇所を網羅する
2. コードを追いかけて関係するコード箇所を網羅する
3. 関係するメソッドシグニチャなども含めて、どこをnull許容する・しないか決める
<Nullable>enable</Nullable>でnull許容型を使えるようにする
1. 3で決めた仕様どおりコード修正する
2. コンパイルする
3. 参照型変数が逆参照されている箇所において警告が出る
  1. コードを読んで逆参照コードより前の時点で非nullが確定していることを確認する
  2. 逆参照コードにnull免除演算子!をつける
  3. すべての警告箇所において非nullを確定させるコードに置換できたらnull安全と言える

既存コードはそのままでC#8.0`null`対応コードを追加したい

追加コードにおいて変数やメソッドがnull許容・非許容のいずれであるか設計する
新規追加コード箇所を#nullable enableディレクティブ指定する
コーディングする
コンパイルする
参照型変数が逆参照されている箇所において警告が出る
1. コードを読んで逆参照コードより前の時点で非nullが確定していることを確認する
2. 逆参照コードにnull免除演算子!をつける
3. すべての警告箇所において非nullを確定させるコードに置換できたらnull安全と言える

C#8.0において新しいプロジェクトを作成する

変数やメソッドがnull許容・非許容のいずれであるか設計する
<Nullable>enable</Nullable>でnull許容型を使えるようにする
コーディングする
コンパイルする
参照型変数が逆参照されている箇所において警告が出る
1. コードを読んで逆参照コードより前の時点で非nullが確定していることを確認する
2. 逆参照コードにnull免除演算子!をつける
3. すべての警告箇所において非nullを確定させるコードに置換できたらnull安全と言える

ベストプラクティス

C#8.0において新規プロジェクト作成時は<Nullable>enable</Nullable>
古い既存コードをnull対応に更新するなら<Nullable>をwarning、enableとして確認・改修する
古い既存コードはそのままにnull対応コードを新規追加するなら#nullable enable

対象環境

2019-10-31
Raspbierry pi 3 Model B+
Raspbian stretch 9.0 2018-11-13 ※
bash 4.4.12(1)-release ※
SQLite 3.29.0 ※
C# dotnet 3.0.100

$ uname -a
Linux raspberrypi 4.19.42-v7+ #1218 SMP Tue May 14 00:48:17 BST 2019 armv7l GNU/Linux

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