Тернарный оператор в C# (?:): синтаксис, типы, вложенность и ??

Условный оператор, который обычно называют тернарным, выбирает между двумя значениями в одном выражении: condition ? valueIfTrue : valueIfFalse.

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int[] cartSizes = { 0, 1, 5 };

        foreach (int count in cartSizes)
        {
            string noun = count == 1 ? "item" : "items";
            decimal shipping = count >= 5 ? 0m : 4.99m;
            Console.WriteLine($"{count} {noun}, shipping {shipping}");
        }
    }
}

Вывод:

0 items, shipping 4.99
1 item, shipping 4.99
5 items, shipping 0

Условие должно иметь тип bool. После его вычисления выполняется только одна из двух ветвей; другая не вычисляется никогда. Поэтому оператор безопасен для защищённого доступа вроде list.Count > 0 ? list[0] : "empty", где вычисление list[0] для пустого списка выбросило бы исключение.

Тернарный оператор и if/else

Тернарный оператор это выражение: он выдаёт значение, которое вы присваиваете, передаёте или возвращаете. Оператор if выполняет операторы. Эти два метода делают одно и то же:

// with if/else
static string Status(int stock)
{
    if (stock > 0)
        return "in stock";
    else
        return "sold out";
}

// with the ternary
static string Status(int stock) => stock > 0 ? "in stock" : "sold out";

Используйте тернарный оператор, когда обе ветви это короткие значения одного рода. Используйте if, когда ветвь выполняет несколько операторов, имеет побочные эффекты или когда условие настолько длинное, что вся строка уже неудобно помещается.

Тернарный оператор не может заменить if, который только выполняет действия. Это не компилируется:

stock > 0 ? Ship(order) : Refund(order);
// error CS0201: Only assignment, call, increment, decrement, await, and new object expressions can be used as a statement

Тернарного оператора без else тоже нет: ? и : всегда обязательны, потому что выражение должно иметь значение в обоих случаях.

Обеим ветвям нужен общий тип

Компилятор выводит тип всего выражения из двух его ветвей. Одна ветвь должна неявно преобразовываться к типу другой. Если ни одна не преобразуется, вы получаете CS0173:

var discount = isMember ? 10 : null;
// error CS0173: Type of conditional expression cannot be determined because
// there is no implicit conversion between 'int' and '<null>'

var label = inStock ? 1 : "none";
// error CS0173: ... between 'int' and 'string'

Исправление: приведите одну ветвь к нужному типу, чтобы другая к нему преобразовалась:

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        bool isMember = false;
        int points = 7;

        int? discount = isMember ? (int?)10 : null;
        object reward = points > 5 ? (object)points : "none";
        double average = points > 0 ? points / 2.0 : 0;

        Console.WriteLine(discount.HasValue ? $"{discount}%" : "no discount");
        Console.WriteLine(reward);
        Console.WriteLine(average.ToString("F1"));
    }
}

Вывод:

no discount
7
3.5

points / 2.0 : 0 не требует приведения: 0 имеет тип int, который неявно преобразуется в double, поэтому выражение имеет тип double.

C# 9 добавил целевую типизацию: когда выражение присваивается переменной объявленного типа, компилятор использует этот тип. int? discount = isMember ? 10 : null; компилируется в C# 9 и новее. С var целевого типа нет, поэтому var discount = isMember ? 10 : null; по-прежнему не компилируется ни в одной версии.

Приоритет и скобки

Условный оператор имеет очень низкий приоритет, ниже, чем у +, == и &&. Это удобно в a > b ? a : b и неожиданно внутри конкатенации строк:

Console.WriteLine("Status: " + isActive ? "on" : "off");
// error CS0029: Cannot implicitly convert type 'string' to 'bool'

Компилятор читает условие как "Status: " + isActive, то есть строку. Скобки вокруг тернарного оператора это исправляют: "Status: " + (isActive ? "on" : "off").

У интерполяции строк своя ловушка. Внутри { } двоеточие начинает спецификатор формата ({price:F2}), поэтому голый тернарный оператор сбивает с толку парсер. Заключите его в скобки:

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        string[] users = { "ana", "ben" };
        int unread = 1;
        bool online = true;

        Console.WriteLine($"{users.Length} {(users.Length == 1 ? "user" : "users")} online");
        Console.WriteLine($"You have {unread} unread {(unread == 1 ? "message" : "messages")}");
        Console.WriteLine($"Status: {(online ? "online" : "away")}");
    }
}

Вывод:

2 users online
You have 1 unread message
Status: online

Вложенные тернарные операторы

Оператор правоассоциативен, поэтому a ? x : b ? y : z группируется как a ? x : (b ? y : z). Небольшая цепочка, где каждое условие на своей строке, читается хорошо:

using System;

class Program
{
    static string Size(int bytes) =>
        bytes < 1024 ? $"{bytes} B" :
        bytes < 1024 * 1024 ? $"{bytes / 1024} KB" :
        $"{bytes / (1024 * 1024)} MB";

    static void Main()
    {
        Console.WriteLine(Size(512));
        Console.WriteLine(Size(20480));
        Console.WriteLine(Size(5242880));
    }
}

Вывод:

512 B
20 KB
5 MB

После двух или трёх уровней или когда условия проверяют разные вещи, переходите на if/else if или switch-выражение. Вложенность в ветвь true (a ? (b ? x : y) : z) это вариант, который первым становится трудным для понимания.

?? и ?. заменяют частые тернарные операторы

Многие тернарные операторы существуют только ради обработки null. Для них в C# есть более короткие операторы:

using System;

class Address { public string City; }
class Customer { public string Name; public Address Address; }

class Program
{
    static void Main()
    {
        Customer[] customers =
        {
            new Customer { Name = "Lena", Address = new Address { City = "Berlin" } },
            new Customer { Name = null, Address = null },
            null,
        };

        foreach (Customer c in customers)
        {
            string name = c?.Name ?? "guest";
            string city = c?.Address?.City ?? "unknown";
            Console.WriteLine($"{name} from {city}");
        }
    }
}

Вывод:

Lena from Berlin
guest from unknown
guest from unknown

Выражение throw тоже допустимо в любой из ветвей тернарного оператора: int age = input >= 0 ? input : throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(input));.

Условное выражение ref

Начиная с C# 7.2 тернарный оператор может выбирать между двумя переменными, а не двумя значениями, и через результат можно присваивать:

// C# 7.2 and later
int wins = 0, losses = 0;
bool won = true;

ref int counter = ref (won ? ref wins : ref losses);
counter++;               // increments wins

Обе ветви должны быть ref на переменные одного типа. В прикладном коде это встречается редко; возможность существует в основном для кода, чувствительного к производительности, который работает с большими структурами или массивами без копирования.