C# 基础知识系列-13 常见类库介绍（三）Guid和Nullable

0. 前言

在《C# 基础知识系列- 13 常见类库（二）》中，我们介绍了一下DateTime和TimeSpan这两个结构体的内容，也就是C#中日期时间的简单操作。本篇将介绍Guid和Nullable这两个内容。

1. Guid 结构

Guid(Globally Unique Identifier) 全局唯一标识，是一种由算法生成的二进制长度为128位的字符串，但字符串的长度是36其中32位16进制的数字和四个连接符。其作用是用来表示全局唯一标识，当多个系统或者数据量大的时候，用来做唯一标识，比如说数据库的主键。Guid并不是C#独有的，所以可以放心使用，不用担心跟其他系统交互时遇到对方无法识别的尴尬局面。
Guid应用非常广泛，如果有查看过Windows系统注册表的同学应该见过如下类型的数据：efa4bcc8-b293-48d5-9278-924b9c015b97 ，这就是Guid。Guid甚至被Windows用作组件注册，网络接口标识等。
简单来讲，Guid适合需要不重复标识的场景。

1.1 创建一个Guid

Guid的创建非常简单直接通过Guid.NewGuid()，示例：

class Program{
    static void Main(string[] args)
    {
        Guid guid = Guid.NewGuid();
        Console.WriteLine(guid);
    }
}

多次运行以上代码将会出现不同的结果，这是我的一次运行结果：

66168bfa-8c3b-45ce-a340-da99c668fca8

到这里，创建Guid就可以认为达到目的了，但是我们一起来看下Guid有哪些构造函数吧：

public Guid (byte[] b);

用长度为16的字节数组初始化一个Guid，其中Guid的值与字节数组相关。（根据定义来理解，C#会将字节数组b转换为128位的二进制数据，再转换为字符串格式）。
示例：

class Program{
    static void Main(string[] args)
    {
        var bytes = new byte[16]
        {
            12,23,59,29,93,22,22,19,45,37,53,38,54,46,33,11
        };
        Guid guid = new Guid(bytes);
        Console.WriteLine(guid);
    }
}

多次运行，打印结果都是以下内容：

1d3b170c-165d-1316-2d25-3526362e210b

以上可以得知，是通过一个字节数组创建一个Guid元素，这个元素的值就是这个字节数组的值。
继续介绍第二个构造方法，通过格式化的字符串创建：

public Guid (string g);

g表示Guid数据，有以下几种格式：

1. dddddddddddddddddddddddddddddddd 表示32个连续数字
   
2. dddddddd-dddd-dddd-dddd-dddddddddddd 表示 8、4、4、4 和 12 位数字的分组，可以用小括号和大括号包裹起来
   
3. {0xdddddddd, 0xdddd, 0xdddd,{0xdd,0xdd,0xdd,0xdd,0xdd,0xdd,0xdd,0xdd}}8、4 和 4 位数字的分组，和一个 8 组 2 位数字的子集，每组都带有前缀“0x”或“0X”，以逗号分隔
   

该方法接受以上格式的Guid字符串，以下是示例：

string[] guidStrings = { "ca761232ed4211cebacd00aa0057b223",
                         "CA761232-ED42-11CE-BACD-00AA0057B223",
                         "{CA761232-ED42-11CE-BACD-00AA0057B223}",
                         "(CA761232-ED42-11CE-BACD-00AA0057B223)",
                         "{0xCA761232, 0xED42, 0x11CE, {0xBA, 0xCD, 0x00, 0xAA, 0x00, 0x57, 0xB2, 0x23}}" };
foreach (var guidString in guidStrings)
{
    var guid = new Guid(guidString);
    Console.WriteLine($"Original string: {guidString}");
    Console.WriteLine($"Guid:            {guid}");
    Console.WriteLine();
}

打印结果如下：

通过指定的整数和字节数组初始化：

public Guid (int a, short b, short c, byte[] d);

其中a 表示前四个字节，也就是第一个分隔符前面的八位，b表示之后两个字节，c表示b之后的两个字节，d表示其余八个字节。

Guid(1,2,3,new byte[]{0,1,2,3,4,5,6,7}) 创建对应于 "00000001-0002-0003-0001-020304050607" 的 Guid。

依次指定各个位置的值：

public Guid (int a, short b, short c, byte d, byte e, byte f, byte g, byte h, byte i, byte j, byte k);

这个方法与上一个类似，不过分的更细致了，其中int四个字节，byte一个字节，与类型的实际字节长度一致。

1.2 一个空的Guid

C# 为Guid结构体提供了一个静态只读属性：Empty，其值均为零，表示Guid的零值。很多接口或系统会为Guid类型的字段提供一个默认零值就是这个值，在一些业务场景中会遇到与零值的相等判断。

1.3 Guid与字符串之间一个转身

根据Guid构造函数可以看到Guid的打印格式应该有三种，那么如何生成这三种呢？C#还有没有更多的格式支持呢？
Guid的ToString方法有以下三个版本：

public override string ToString ();
public string ToString (string format);
public string ToString (string format, IFormatProvider provider);

第一个是默认的转字符串的方法，格式在上文也有介绍。最后一个涉及到国际化，略过不提。第二个，则是用格式确定输出结果。C# 支持的format值和对应的意义如下：

如果fomat为NULL或者空字符串，则默认为D。
这里介绍了Guid生成字符串的方法和对应的格式内容，而字符串转Guid除了使用构造函数以外还有两种方式：

public static Guid Parse (string input);
public static Guid ParseExact (string input, string format);

第一个方法由C#自动解析字符串格式，第二种由调用方明确指出字符串的格式。格式仅支持N/D/B/P/X这五种。

2. 基础类型的可空化

我们常用的基本数据类型，包括这两篇介绍的类型除了string是类，其他都是struct类型。在C#中struct无法置为NULL，一般情况下并不影响程序的运行。但是，如果涉及到交互，无论是与人还是与其他的系统交互，都会出现数据不可用的情况。举例来说，一场数学考试，对于每个学生来说都会有一个数字类型的试卷成绩。如果有同学因为生病了缺考了，我们直接给他试卷上标记零分显然是不可取的，所以需要标记为NULL，意思是缺考。这时候如果在系统中简单的使用 int或者double存成绩就会出现NULL无法存入系统。
C#为了解决此类问题，添加了Nullable，这是个结构体，C#为此添加了额外的支持。我们看下如何声明一个可空的int类型：

Nullable<int> score;

C# 除了以上的声明方式，还提供了一种特殊的语法，使用?：

int? score;

也就是类型? 表示<类型> 的可空类型。

2.1 可空类型的使用

可空类型可以跟其原类型一样正常使用，包括原类型支持的算术运算等。不过值得注意的一点是，如果可控类型的值为null，在和其他非null值进行计算后，最终结果只能是null。
C# 为可空类型的值判断和读取提供了两个属性：

public bool HasValue { get; }
public T Value { get; }

如果HasValue为True，则表示Value可以正确读取到值，否则这个可控类型就是null。
以上是Nullable的使用介绍，使用起来很简单，但是这是C#中一个很重要的地方。

3. 总结

这是《C# 基础知识系列-常见类库》的最后一篇，但并不意味着C#的常见类只有这么多，后面还有很多内容。放心吧，都会在以后的篇幅中为大家一一介绍的。