Toán tử ba ngôi C# (?:): cú pháp, kiểu, lồng nhau và ??

Toán tử điều kiện, thường gọi là toán tử ba ngôi (ternary operator), chọn giữa hai giá trị trong một biểu thức duy nhất: 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}");
        }
    }
}

Đầu ra:

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

Điều kiện phải là bool. Sau khi điều kiện được tính, chỉ một trong hai nhánh chạy; nhánh còn lại không bao giờ được tính. Nhờ vậy toán tử này an toàn cho việc truy cập có kiểm tra như list.Count > 0 ? list[0] : "empty", trong khi tính list[0] trên một list rỗng sẽ ném ngoại lệ.

Toán tử ba ngôi so với if/else

Toán tử ba ngôi là một biểu thức: nó tạo ra một giá trị để bạn gán, truyền vào hàm hoặc trả về. Câu lệnh if thì chạy các câu lệnh. Hai phương thức sau làm cùng một việc:

// 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";

Dùng toán tử ba ngôi khi cả hai nhánh là những giá trị ngắn cùng loại. Dùng if khi một nhánh chạy nhiều câu lệnh, có tác dụng phụ, hoặc khi điều kiện dài đến mức cả dòng không còn vừa vặn dễ đọc.

Toán tử ba ngôi không thể thay thế một câu lệnh if chỉ để thực hiện hành động. Đoạn này không biên dịch được:

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

Cũng không có toán tử ba ngôi thiếu else: ? và : luôn bắt buộc, vì biểu thức phải có giá trị trong cả hai trường hợp.

Hai nhánh cần một kiểu chung

Trình biên dịch suy ra kiểu của cả biểu thức từ hai nhánh. Một nhánh phải chuyển đổi ngầm được sang kiểu của nhánh kia. Khi không nhánh nào làm được, bạn gặp lỗi 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'

Cách sửa là ép một nhánh sang kiểu bạn muốn, để nhánh kia chuyển đổi theo:

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"));
    }
}

Đầu ra:

no discount
7
3.5

points / 2.0 : 0 không cần ép kiểu: 0 là int, chuyển đổi ngầm được sang double, nên biểu thức có kiểu double.

C# 9 bổ sung target typing: khi biểu thức được gán cho một kiểu đã khai báo, trình biên dịch dùng kiểu đó. int? discount = isMember ? 10 : null; biên dịch được từ C# 9 trở đi. Với var thì không có kiểu đích, nên var discount = isMember ? 10 : null; vẫn lỗi ở mọi phiên bản.

Độ ưu tiên và dấu ngoặc

Toán tử điều kiện có độ ưu tiên rất thấp, thấp hơn +, == và &&. Điều đó tiện lợi trong a > b ? a : b, nhưng gây bất ngờ khi nối chuỗi:

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

Trình biên dịch đọc điều kiện là "Status: " + isActive, một chuỗi. Đặt dấu ngoặc quanh toán tử ba ngôi là sửa được: "Status: " + (isActive ? "on" : "off").

Nội suy chuỗi có cái bẫy riêng. Bên trong { }, dấu hai chấm mở đầu phần định dạng ({price:F2}), nên một toán tử ba ngôi không có ngoặc sẽ làm trình phân tích bối rối. Hãy bọc nó trong dấu ngoặc tròn:

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")}");
    }
}

Đầu ra:

2 users online
You have 1 unread message
Status: online

Toán tử ba ngôi lồng nhau

Toán tử này kết hợp từ phải sang, nên a ? x : b ? y : z được nhóm thành a ? x : (b ? y : z). Một chuỗi ngắn, mỗi điều kiện một dòng, vẫn dễ đọc:

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));
    }
}

Đầu ra:

512 B
20 KB
5 MB

Khi vượt quá hai hoặc ba mức, hoặc khi các điều kiện kiểm tra những thứ khác nhau, hãy chuyển sang if/else if hoặc switch expression. Lồng bên trong nhánh đúng (a ? (b ? x : y) : z) là kiểu khó theo dõi nhất.

?? và ?. thay cho những toán tử ba ngôi quen thuộc

Nhiều toán tử ba ngôi chỉ tồn tại để xử lý null. C# có những toán tử ngắn hơn cho việc này:

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}");
        }
    }
}

Đầu ra:

Lena from Berlin
guest from unknown
guest from unknown

Biểu thức throw cũng được phép ở bất kỳ nhánh nào của toán tử ba ngôi: int age = input >= 0 ? input : throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(input));.

Toán tử điều kiện ref

Từ C# 7.2, toán tử ba ngôi có thể chọn giữa hai biến thay vì hai giá trị, và bạn có thể gán thông qua kết quả:

// 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

Cả hai nhánh phải là ref tới các biến cùng kiểu. Cách này hiếm gặp trong code ứng dụng; nó chủ yếu dành cho code cần hiệu năng cao, làm việc với struct hoặc mảng lớn mà không sao chép chúng.