null-условное присваивание

Вопрос чемпиона: https://github.com/dotnet/csharplang/issues/8677

Сводка

Разрешает назначение условно в пределах a?.b или a?[b] выражения.

using System;

class C
{
    public object obj;
}

void M(C? c)
{
    c?.obj = new object();
}

using System;

class C
{
    public event Action E;
}

void M(C? c)
{
    c?.E += () => { Console.WriteLine("handled event E"); };
}

void M(object[]? arr)
{
    arr?[42] = new object();
}

Мотивация

В этом продвигаемом вопросе можно найти множество мотивирующих примеров использования. К основным мотивациям относятся:

1. Паритет между свойствами и Set() методами.
2. Присоединение обработчиков событий в коде пользовательского интерфейса.

Подробный дизайн

• Правая сторона присваивания вычисляется только в том случае, если получатель условного доступа не является NULL.

// M() is only executed if 'a' is non-null.
// note: the value of 'a.b' doesn't affect whether things are evaluated here.
a?.b = M();

• Разрешены все формы составного назначения.

a?.b -= M(); // ok
a?.b += M(); // ok
// etc.

• Если используется результат выражения, тип выражения должен быть известен как тип значения или ссылочный тип. Это согласуется с существующим поведением условного доступа.

class C<T>
{
    public T? field;
}

void M1<T>(C<T>? c, T t)
{
    (c?.field = t).ToString(); // error: 'T' cannot be made nullable.
    c?.field = t; // ok
}

• Выражения условного доступа по-прежнему не являются значениями lvalue, и они по-прежнему не допускаются, например принимать ref их.

M(ref a?.b); // error

• Переназначение ссылки для условного доступа не допускается. Основная причина этого в том, что единственный способ условно получить доступ к переменной ссылочного типа – это ссылочное поле, и ссылочные структуры запрещены для использования в типах значений, допускающих null. Если допустимый сценарий условного назначения ссылок появится в будущем, мы могли бы добавить поддержку тогда.

ref struct RS
{
    public ref int b;
}

void M(RS a, ref int x)
{
  a?.b = ref x; // error: Operator '?' can't be applied to operand of type 'RS'.
}

• Например, невозможно назначить условные условия доступа через деконструктивное присваивание. Мы ожидаем, что это будет редкостью, чтобы люди захотели сделать это, и не будет серьёзным недостатком выполнять это через несколько отдельных выражений присваивания вместо этого.

(a?.b, c?.d) = (x, y); // error

• Операторы инкремента и декремента не поддерживаются.

a?.b++; // error
--a?.b; // error

• Эта функция, как правило, не работает, если получателем условного доступа является тип значения. Это связано с тем, что это приведет к одному из следующих двух случаев:

void Case1(MyStruct a)
    => a?.b = c; // a?.b is not allowed when 'a' is of non-nullable value type

void Case2(MyStruct? a)
    => a?.b = c; // `a.Value` is not a variable, so there's no reasonable meaning to define for the assignment

readonly-setter-calls-on-non-variables.md предлагает смягчить это условие, в таком случае мы могли бы сформулировать разумное поведение для a?.b = c, когда a является System.Nullable<T>, а b является свойством с методом readonly-сеттера.

Спецификация

Грамматика условного присваивания null определяется следующим образом:

null_conditional_assignment
    : null_conditional_member_access assignment_operator expression
    : null_conditional_element_access assignment_operator expression

Дополнительные сведения см. в разделе "11.7.7" и "11.7.11 ".

Когда условное присваивание null появляется в expression-statement, его семантика следующая:

• P?.A = B эквивалентен if (P is not null) P.A = B;, за исключением того, что P вычисляется только один раз.
• P?[A] = B эквивалентен if (P is not null) P[A] = B, за исключением того, что P вычисляется только один раз.

В противном случае его семантика выглядит следующим образом:

• P?.A = B эквивалентно (P is null) ? (T?)null : (P.A = B), где T является тип P.A = Bрезультата, за исключением того, что P вычисляется только один раз.
• P?[A] = B эквивалентно (P is null) ? (T?)null : (P[A] = B), где T является тип P[A] = Bрезультата, за исключением того, что P вычисляется только один раз.

Внедрение

Грамматика в стандарте в настоящее время не соответствует строго синтаксису, используемому в реализации. Мы ожидаем, что так и останется после внедрения этой функции. Дизайн синтаксиса в реализации на самом деле не изменится — изменится только способ его использования. Рассмотрим пример.

graph TD;
subgraph ConditionalAccessExpression
  whole[a?.b = c]
end
subgraph  
  subgraph WhenNotNull
    whole-->whenNotNull[".b = c"];
    whenNotNull-->.b;
    whenNotNull-->eq[=];
    whenNotNull-->c;
  end
  subgraph OperatorToken
    whole-->?;
  end
  subgraph Expression
    whole-->a;
  end
end

Сложные примеры

class C
{
    ref int M() => /*...*/;
}

void M1(C? c)
{
    c?.M() = 42; // equivalent to:
    if (c is not null)
        c.M() = 42;
}

int? M2(C? c)
{
    return c?.M() = 42; // equivalent to:
    return c is null ? (int?)null : c.M() = 42;
}

M(a?.b?.c = d); // equivalent to:
M(a is null
    ? null
    : (a.b is null
        ? null
        : (a.b.c = d)));

return a?.b = c?.d = e?.f; // equivalent to:
return a?.b = (c?.d = e?.f); // equivalent to:
return a is null
    ? null
    : (a.b = c is null
        ? null
        : (c.d = e is null
            ? null
            : e.f));
}

a?.b ??= c; // equivalent to:
if (a is not null)
{
    if (a.b is null)
    {
        a.b = c;
    }
}

return a?.b ??= c; // equivalent to:
return a is null
    ? null
    : a.b is null
        ? a.b = c
        : a.b;

Недостатки

Выбор оставить назначение в условном доступе вводит некоторую дополнительную работу для интегрированной среды разработки, в которой множество путей кода должны работать обратным способом от назначения к идентификации того, что назначается.

Альтернативы

Мы могли бы вместо этого сделать ?. синтаксически дочерним элементом =. Это приводит к тому, что при обработке выражений = необходимо учитывать условный характер правой стороны в присутствии ?. слева. Это также приводит к тому, что структура синтаксиса не так строго соответствует семантике.

Неразрешенные вопросы

Совещания по проектированию

• https://github.com/dotnet/csharplang/blob/main/meetings/2022/LDM-2022-04-27.md#null-conditional-assignment
• https://github.com/dotnet/csharplang/blob/main/meetings/2022/LDM-2022-08-31.md#null-conditional-assignment
• https://github.com/dotnet/csharplang/blob/main/meetings/2022/LDM-2022-10-26.md#null-conditional-assignment
• https://github.com/dotnet/csharplang/blob/main/meetings/2024/LDM-2024-10-28.md#increment-and-decrement-operators-in-null-conditional-access