Patrón de objeto nulo

En algunos lenguajes .NET de Microsoft , los métodos de extensión se pueden usar para realizar lo que se denomina "consolidación de nulos". Esto se debe a que los métodos de extensión se pueden llamar en valores nulos como si se tratara de una "invocación de método de instancia", cuando en realidad son estáticos. Los métodos de extensión se pueden configurar para comprobar si hay valores nulos, liberando así al código que los usa de tener que hacerlo. Tenga en cuenta que el siguiente ejemplo usa el operador de consolidación de nulos de C# para garantizar una invocación sin errores, cuando también podría haber usado una estructura condicional más simple (if...then...else). El siguiente ejemplo solo funciona si no le importa la existencia de nulos o si trata los valores nulos y las cadenas vacías de la misma manera. Esta suposición puede no ser válida en otras aplicaciones.

espacio de nombres Wikipedia.Ejemplos ;// compilar como aplicación de consola, requiere C# 3.0 o superior using System ; using System.Linq ;clase estática StringExtensions { public static int SafeGetLength ( this string valueOrNull ) { return ( valueOrNull ?? String . Empty ). Length ; } }public static class Program { // define algunas cadenas static const string [] MY_STRINGS = new [] { "Sr. X." , "Katrien Duck" , null , "Q" };// escribe la longitud total de todas las cadenas en el array public static void Main ( string [] args ) { IEnumerable < int > query = from text in MY_STRINGS select text . SafeGetLength (); // no es necesario hacer ninguna comprobación aquí Console . WriteLine ( query . Sum ()); } } // La salida será: // 18

Un lenguaje con referencias a objetos tipadas estáticamente ilustra cómo el objeto nulo se convierte en un patrón más complejo:

importar std ;usando std :: unique_ptr ;clase Animal { público : virtual ~ Animal () = predeterminado ;virtual void makeSound () const = 0 ; };clase Perro : público Animal { público : virtual void makeSound () const override { std :: println ( "¡Guau!" ); } };clase NullAnimal : público Animal { público : virtual void makeSound () const override { // silencio... } };int main () { unique_ptr < Animal > perro = std :: make_unique < Perro > (); perro -> makeSound (); // emite "¡Guau!"unique_ptr < Animal > unknown = std :: make_unique < NullAnimal > (); unknown -> makeSound (); // no produce ninguna salida, pero no lanza una excepción en tiempo de ejecución }

Aquí, la idea es que existen situaciones en las que Animalse requiere un puntero o referencia a un objeto, pero no hay ningún objeto apropiado disponible. Una referencia nula es imposible en C++ estándar. Un Animal*puntero nulo es posible y podría ser útil como marcador de posición, pero no se puede usar para despacho directo: a->makeSound()el comportamiento es indefinido si aes un puntero nulo.

El patrón de objeto nulo resuelve este problema al proporcionar una NullAnimalclase especial que puede instanciarse vinculada a un Animalpuntero o referencia.

Se debe crear una clase nula especial para cada jerarquía de clases que vaya a tener un objeto nulo, ya que NullAnimalno sirve de nada cuando lo que se necesita es un objeto nulo con respecto a alguna Widgetclase base que no está relacionada con la Animaljerarquía.

Cabe destacar que la ausencia total de una clase nula es una característica importante, a diferencia de lenguajes donde "todo es una referencia" (por ejemplo, Java y C#). En C++, el diseño de una función o método puede especificar explícitamente si se permite o no el uso de valores nulos.

// Función que requiere una instancia de Animal y no acepta valores nulos. void doSomething ( const Animal & animal ) { // animal nunca puede ser nulo aquí. }// Función que puede aceptar una instancia de Animal o null. void doSomething ( const Animal * animal ) { // animal puede ser null. }

C# es un lenguaje en el que el patrón de objeto nulo se puede implementar correctamente. Este ejemplo muestra objetos animales que emiten sonidos y una instancia de NullAnimal utilizada en lugar de la palabra clave null de C#. El objeto nulo proporciona un comportamiento consistente y evita una excepción de referencia nula en tiempo de ejecución que ocurriría si se utilizara la palabra clave null de C#.

espacio de nombres Wikipedia.Ejemplos ;// Implementación del patrón de objeto nulo: using System ;// La interfaz Animal es la clave de compatibilidad para las implementaciones de Animal que se muestran a continuación. interface IAnimal { void MakeSound (); }// Animal es el caso base. abstract class Animal : IAnimal { // Una instancia compartida que se puede usar para comparaciones public static readonly IAnimal Null = new NullAnimal (); // El caso nulo: esta clase NullAnimal debe usarse en lugar de la palabra clave null de C#. private class NullAnimal : Animal { public override void MakeSound () { // No proporciona ningún comportamiento a propósito. } } public abstract void MakeSound (); }// El perro es un animal real. class Dog : Animal { public override void MakeSound () { Console . WriteLine ( "¡Guau!" ); } }/* ========================= * Ejemplo de uso simple en un punto de entrada principal. */ static class Program { static void Main () { IAnimal dog = new Dog (); dog . MakeSound (); // emite "¡Guau!"/* En lugar de usar null de C#, use la instancia Animal.Null.  * Este ejemplo es simple, pero transmite la idea de que si se usa la instancia Animal.Null, el programa *  nunca experimentará una excepción System.NullReferenceException de .NET en tiempo de ejecución, a diferencia de si se usara null de C#. * /  IAnimal unknown = Animal.Null ; // << reemplaza: IAnimal unknown = null; unknown.MakeSound (); // no muestra nada, pero no lanza una excepción en tiempo de ejecución } }

Siguiendo el principio de Smalltalk, todo es un objeto ; la ausencia de un objeto se modela a su vez mediante un objeto llamado nil. En GNU Smalltalk, por ejemplo, la clase de niles UndefinedObject, un descendiente directo de Object.

Cualquier operación que no devuelva un objeto adecuado para su propósito puede devolver nilen su lugar, evitando así el caso especial de devolver "ningún objeto", no compatible con los diseñadores de Smalltalk. Este método tiene la ventaja de la simplicidad (no requiere un caso especial) frente al enfoque clásico de "nulo", "ningún objeto" o "referencia nula". Los mensajes especialmente útiles para usar con nilson isNil, ifNil:o ifNotNil:, que hacen que sea práctico y seguro manejar posibles referencias a nilen programas Smalltalk.

En Lisp, las funciones pueden aceptar elegantemente el objeto especial nil, lo que reduce la cantidad de pruebas de casos especiales en el código de la aplicación. Por ejemplo, aunque niles un átomo y no tiene ningún campo, las funciones cary cdrlo aceptan nily simplemente lo devuelven, lo cual es muy útil y resulta en un código más corto.

Dado que niles la lista vacía en Lisp, la situación descrita en la introducción anterior no existe. El código que devuelve nilestá devolviendo lo que es de hecho la lista vacía (y no algo que se parezca a una referencia nula a un tipo de lista), por lo que quien llama no necesita comprobar el valor para ver si tiene o no una lista.

El patrón de objeto nulo también es compatible con el procesamiento de múltiples valores. Si el programa intenta extraer un valor de una expresión que no devuelve ningún valor, nilse sustituye por el objeto nulo. Por lo tanto, (list (values))devuelve (nil)(una lista de un solo elemento que contiene nil). La (values)expresión no devuelve ningún valor, pero como la llamada a la función listnecesita reducir su expresión de argumento a un valor, el objeto nulo se sustituye automáticamente.

En Common Lisp, el objeto niles la única instancia de la clase especial null. Esto significa que un método puede especializarse para la nullclase, implementando así el patrón de diseño nulo. Es decir, está esencialmente integrado en el sistema de objetos.

;; clase de perro vacía( defclass perro () ());; un objeto perro hace un sonido ladrando: ¡guau! se imprime en la salida estándar ;; cuando se llama a (make-sound x), si x es una instancia de la clase perro.( defmethod make-sound (( obj perro )) ( format t "¡guau!~%" ));; permite que (make-sound nil) funcione mediante especialización a la clase nula. ;; cuerpo vacío inocuo: nil no hace ningún sonido. ( defmethod make-sound (( obj null )))

La clase nulles una subclase de la symbolclase, porque niles un símbolo. Dado que niltambién representa la lista vacía, también nulles una subclase de la listclase. Los parámetros de los métodos especializados para symbolo listtomarán, por lo tanto, un argumento. Por supuesto, aún se puede definir niluna especialización que sea una coincidencia más específica para .nullnil

A diferencia de Common Lisp y muchos dialectos de Lisp, el dialecto Scheme no tiene un valor nil que funcione de esta manera; las funciones cary cdrno se pueden aplicar a una lista vacía; por lo tanto, el código de la aplicación Scheme tiene que usar las funciones de predicado empty?or pair?para evitar esta situación, incluso en situaciones en las que Lisp muy similar no necesitaría distinguir los casos vacíos y no vacíos gracias al comportamiento de nil.

En lenguajes de tipado dinámico como Ruby , la herencia del lenguaje no es necesaria para proporcionar el comportamiento esperado.

clase Perro def sonido "ladrido" fin fin clase NilAnimal def sonido ( * ); fin findef obtener_animal ( animal = NilAnimal . nuevo ) animal finget_animal ( Perro . nuevo ) . sonido => "ladrido" get_animal . sonido => nil

Los intentos de modificar directamente NilClass mediante parches en lugar de proporcionar implementaciones explícitas generan más efectos secundarios inesperados que beneficios.

En lenguajes con tipado dinámico como JavaScript , la herencia del lenguaje no es necesaria para proporcionar el comportamiento esperado.

clase Perro { sonido () { return 'ladrido' ; } }clase NullAnimal { sonido () { devolver null ; } }función obtenerAnimal ( tipo ) { return tipo === 'perro' ? nuevo Perro () : nuevo AnimalNulo (); }[ 'perro' , null ]. map (( animal ) => getAnimal ( animal ). sound ()); // Devuelve ["ladrido", null]

paquete org.wikipedia.examples ;interfaz Animal { void hacerSonido (); }class Dog implements Animal { public void makeSound () { System . out . println ( "¡Guau!" ); } }clase NullAnimal implementa Animal { public void makeSound () { // silencio... } }public class Example { public static void main ( String [] args ) { Animal dog = new Dog (); dog . makeSound (); // emite "¡Guau!"Animal desconocido = nuevo NullAnimal (); desconocido.makeSound ( ); // no produce ninguna salida, pero no lanza una excepción en tiempo de ejecución } }

Este código ilustra una variación del ejemplo de C++ anterior, utilizando el lenguaje Java. Al igual que en C++, se puede instanciar una clase nula en situaciones donde Animalse requiere una referencia a un objeto, pero no hay ningún objeto apropiado disponible. Un Animalobjeto nulo es posible Animal myAnimal = null;y podría ser útil como marcador de posición, pero no se puede usar para llamar a un método. En este ejemplo, myAnimal.makeSound();se lanzará una NullPointerException. Por lo tanto, puede ser necesario código adicional para comprobar si hay objetos nulos.

El patrón de objeto nulo resuelve este problema proporcionando una NullAnimalclase especial que puede instanciarse como un objeto de tipo Animal. Al igual que en C++ y lenguajes relacionados, esa clase nula especial debe crearse para cada jerarquía de clases que necesite un objeto nulo, ya que un NullAnimalno es útil cuando lo que se necesita es un objeto nulo que no implementa la Animalinterfaz.

La siguiente implementación del patrón de objeto nulo demuestra cómo la clase concreta proporciona su objeto nulo correspondiente en un campo estático Empty. Este enfoque se utiliza con frecuencia en el .NET Framework ( String.Empty, EventArgs.Empty, Guid.Empty, etc.).

Clase pública Animal Pública compartida Solo lectura Vacía como Animal = Nuevo AnimalEmpty ()Sub pública sobrescribible MakeSound () Console.WriteLine ( " ¡ Guau!" ) End Sub End ClassAmigo NoHeredable Clase AnimalVacío Hereda AnimalSub MakeSound () público anula la subclase MakeSound () ' Fin de la subclase Fin de la clase