原因是什么？

要旨

您正在尝试使用空值（或VB.NET中的Nothing）。这意味着您要么将其设置为空值，要么从未将其设置任何值。

和其他任何东西一样，null也会被传递。如果在方法“A”中为空，则可能是方法“B”将空传递给了方法“A）。

null可以有不同的含义：

未初始化的对象变量，因此不指向任何对象。在这种情况下，如果访问此类对象的成员，则会导致NullReferenceException。开发人员有意使用null来表示没有可用的有意义的值。注意，C#具有变量的可空数据类型的概念（比如数据库表可以有可空字段）-您可以为它们赋值null，以表示其中没有存储值，例如int？a=空；（这是Nullable＜int＞a＝null；的快捷方式），其中问号表示允许在变量a中存储null。您可以使用if（a.HasValue）｛…｝或if（a＝＝null）｛..｝进行检查。与此示例类似，Nullable变量允许显式地通过.value访问值，也可以通过a正常访问值。请注意，如果a为null，则通过.Value访问它会引发InvalidOperationException而不是NullReferenceException-您应该事先进行检查，即如果您有另一个不可为null的变量int b；那么您应该执行if（a.HasValue）｛b=a.Value；｝或更短的赋值，如果（a！=null）｛b=a；｝。

本文的其余部分将更详细地介绍许多程序员经常犯的错误，这些错误可能会导致NullReferenceException。

更具体地说

引发NullReferenceException的运行时总是意味着相同的事情：您正在尝试使用引用，但该引用未初始化（或者它已初始化，但不再初始化）。

这意味着引用为空，您不能通过空引用访问成员（如方法）。最简单的情况：

string foo = null;
foo.ToUpper();

这将在第二行引发NullReferenceException，因为无法对指向null的字符串引用调用实例方法ToUpper（）。

调试

如何查找NullReferenceException的源？除了查看异常本身（它将被准确地抛出在发生异常的位置）之外，Visual Studio中的一般调试规则也适用：放置策略断点并检查变量，方法是将鼠标悬停在变量名称上，打开（快速）观察窗口，或使用各种调试面板（如Locals和Autos）。

如果要查找引用的设置位置，请右键单击其名称并选择“查找所有引用”。然后，您可以在每个找到的位置放置一个断点，并在附加调试器的情况下运行程序。每当调试器在这样的断点上中断时，您都需要确定引用是否为非空，检查变量，并验证它是否指向您期望的实例。

通过以这种方式遵循程序流程，您可以找到实例不应为空的位置，以及为什么未正确设置。

示例

可以引发异常的一些常见情况：

通用的

ref1.ref2.ref3.member

如果ref1或ref2或ref3为空，则会得到NullReferenceException。如果要解决此问题，请通过将表达式重写为更简单的等效表达式来找出哪个为空：

var r1 = ref1;
var r2 = r1.ref2;
var r3 = r2.ref3;
r3.member

具体而言，在HttpContext.Current.User.Identity.Name中，HttpContext.CCurrent可以为null，User属性可以为null或Identity属性可以为空。

间接的

public class Person 
{
    public int Age { get; set; }
}
public class Book 
{
    public Person Author { get; set; }
}
public class Example 
{
    public void Foo() 
    {
        Book b1 = new Book();
        int authorAge = b1.Author.Age; // You never initialized the Author property.
                                       // there is no Person to get an Age from.
    }
}

如果要避免子（Person）空引用，可以在父（Book）对象的构造函数中初始化它。

嵌套对象初始化器

这同样适用于嵌套对象初始化器：

Book b1 = new Book 
{ 
   Author = { Age = 45 } 
};

这意味着：

Book b1 = new Book();
b1.Author.Age = 45;

当使用new关键字时，它只创建Book的一个新实例，而不会创建Person的新实例，因此Author属性仍然为空。

嵌套集合初始值设定项

public class Person 
{
    public ICollection<Book> Books { get; set; }
}
public class Book 
{
    public string Title { get; set; }
}

嵌套集合Initializer的行为相同：

Person p1 = new Person 
{
    Books = {
         new Book { Title = "Title1" },
         new Book { Title = "Title2" },
    }
};

这意味着：

Person p1 = new Person();
p1.Books.Add(new Book { Title = "Title1" });
p1.Books.Add(new Book { Title = "Title2" });

新Person仅创建Person的实例，但Books集合仍然为空。集合Initializer语法未创建集合对于p1.Books，它只翻译为p1.Books.Add（…）语句。

大堆

int[] numbers = null;
int n = numbers[0]; // numbers is null. There is no array to index.

数组元素

Person[] people = new Person[5];
people[0].Age = 20 // people[0] is null. The array was allocated but not
                   // initialized. There is no Person to set the Age for.

锯齿状阵列

long[][] array = new long[1][];
array[0][0] = 3; // is null because only the first dimension is yet initialized.
                 // Use array[0] = new long[2]; first.

集合/列表/字典

Dictionary<string, int> agesForNames = null;
int age = agesForNames["Bob"]; // agesForNames is null.
                               // There is no Dictionary to perform the lookup.

范围变量（间接/延迟）

public class Person 
{
    public string Name { get; set; }
}
var people = new List<Person>();
people.Add(null);
var names = from p in people select p.Name;
string firstName = names.First(); // Exception is thrown here, but actually occurs
                                  // on the line above.  "p" is null because the
                                  // first element we added to the list is null.

事件（C#）

public class Demo
{
    public event EventHandler StateChanged;
    
    protected virtual void OnStateChanged(EventArgs e)
    {        
        StateChanged(this, e); // Exception is thrown here 
                               // if no event handlers have been attached
                               // to StateChanged event
    }
}

（注意：VB.NET编译器会插入事件用法的空检查，因此不必在VB.NET中检查Nothing的事件。）

错误的命名惯例：

如果您对字段的命名与本地变量不同，您可能会意识到您从未初始化过字段。

public class Form1
{
    private Customer customer;
    
    private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) 
    {
        Customer customer = new Customer();
        customer.Name = "John";
    }
    
    private void Button_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        MessageBox.Show(customer.Name);
    }
}

这可以通过以下惯例来解决：在字段前加下划线：

    private Customer _customer;

ASP.NET页面生命周期：

public partial class Issues_Edit : System.Web.UI.Page
{
    protected TestIssue myIssue;

    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        if (!IsPostBack)
        {
             // Only called on first load, not when button clicked
             myIssue = new TestIssue(); 
        }
    }
        
    protected void SaveButton_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        myIssue.Entry = "NullReferenceException here!";
    }
}

ASP.NET会话值

// if the "FirstName" session value has not yet been set,
// then this line will throw a NullReferenceException
string firstName = Session["FirstName"].ToString();

ASP.NET MVC空视图模型

如果在ASP.NET MVC视图中引用@Model的属性时发生异常，则需要了解在返回视图时，Model会在操作方法中设置。当您从控制器返回一个空模型（或模型属性）时，当视图访问它时会发生异常：

// Controller
public class Restaurant:Controller
{
    public ActionResult Search()
    {
        return View();  // Forgot the provide a Model here.
    }
}

// Razor view 
@foreach (var restaurantSearch in Model.RestaurantSearch)  // Throws.
{
}
    
<p>@Model.somePropertyName</p> <!-- Also throws -->

WPF控件创建顺序和事件

WPF控件是在调用InitializeComponent期间按照它们在可视化树中的显示顺序创建的。如果使用事件处理程序等早期创建的控件在InitializeComponent过程中触发，并引用了后期创建的控件，则会引发NullReferenceException。

例如：

<Grid>
    <!-- Combobox declared first -->
    <ComboBox Name="comboBox1" 
              Margin="10"
              SelectedIndex="0" 
              SelectionChanged="comboBox1_SelectionChanged">
       <ComboBoxItem Content="Item 1" />
       <ComboBoxItem Content="Item 2" />
       <ComboBoxItem Content="Item 3" />
    </ComboBox>
        
    <!-- Label declared later -->
    <Label Name="label1" 
           Content="Label"
           Margin="10" />
</Grid>

这里，组合框1在label1之前创建。如果comboBox1_SelectionChanged尝试引用“标签1”，则尚未创建它。

private void comboBox1_SelectionChanged(object sender, SelectionChangedEventArgs e)
{
    label1.Content = comboBox1.SelectedIndex.ToString(); // NullReferenceException here!!
}

更改XAML中声明的顺序（即，在comboBox1之前列出label1，忽略设计理念的问题）至少可以解决此处的NullReferenceException。

使用铸造

var myThing = someObject as Thing;

这不会引发InvalidCastException，但在强制转换失败时（以及someObject本身为null时）返回null。所以要注意这一点。

LINQ FirstOrDefault（）和SingleOrDefault（

普通版本First（）和Single（）在没有异常时抛出异常。在这种情况下，“OrDefault”版本返回null。所以要注意这一点。

前肢

foreach在尝试迭代null集合时抛出。通常由返回集合的方法的意外空结果引起。

List<int> list = null;    
foreach(var v in list) { } // NullReferenceException here

更现实的例子是从XML文档中选择节点。如果未找到节点，但初始调试显示所有财产都有效，则将引发：

foreach (var node in myData.MyXml.DocumentNode.SelectNodes("//Data"))

---

避免的方法

显式检查空值并忽略空值。

如果希望引用有时为空，可以在访问实例成员之前检查引用是否为空：

void PrintName(Person p)
{
    if (p != null) 
    {
        Console.WriteLine(p.Name);
    }
}

显式检查null并提供默认值。

您调用的方法期望实例可以返回null，例如，当找不到要查找的对象时。在这种情况下，您可以选择返回默认值：

string GetCategory(Book b) 
{
    if (b == null)
        return "Unknown";
    return b.Category;
}

显式检查方法调用中的null并引发自定义异常。

您还可以抛出自定义异常，只在调用代码中捕获它：

string GetCategory(string bookTitle) 
{
    var book = library.FindBook(bookTitle);  // This may return null
    if (book == null)
        throw new BookNotFoundException(bookTitle);  // Your custom exception
    return book.Category;
}

如果值永远不应为空，请使用Debug.Assert，以便在异常发生之前捕获问题。

当您在开发过程中知道一个方法可以返回null，但不应该返回null时，可以使用Debug.Assert（）在发生时尽快中断：

string GetTitle(int knownBookID) 
{
    // You know this should never return null.
    var book = library.GetBook(knownBookID);  

    // Exception will occur on the next line instead of at the end of this method.
    Debug.Assert(book != null, "Library didn't return a book for known book ID.");

    // Some other code

    return book.Title; // Will never throw NullReferenceException in Debug mode.
}

尽管此检查不会在您的发布版本中结束，但会导致在运行时book==null处于发布模式时再次引发NullReferenceException。

对可为null的值类型使用GetValueOrDefault（），以在它们为null时提供默认值。

DateTime? appointment = null;
Console.WriteLine(appointment.GetValueOrDefault(DateTime.Now));
// Will display the default value provided (DateTime.Now), because appointment is null.

appointment = new DateTime(2022, 10, 20);
Console.WriteLine(appointment.GetValueOrDefault(DateTime.Now));
// Will display the appointment date, not the default

使用空合并运算符：？？[C#]或If（）[VB]。

遇到null时提供默认值的简写：

IService CreateService(ILogger log, Int32? frobPowerLevel)
{
   var serviceImpl = new MyService(log ?? NullLog.Instance);
 
   // Note that the above "GetValueOrDefault()" can also be rewritten to use
   // the coalesce operator:
   serviceImpl.FrobPowerLevel = frobPowerLevel ?? 5;
}

使用空条件运算符：？。或[x] 对于数组（在C#6和VB.NET 14中可用）：

这有时也被称为安全导航或猫王（以其形状命名）操作员。如果运算符左侧的表达式为null，则不会对右侧求值，而是返回null。这意味着这样的情况：

var title = person.Title.ToUpper();

如果此人没有标题，这将引发异常，因为它试图对具有空值的属性调用ToUpper。

在C#5及以下版本中，可通过以下方式进行防护：

var title = person.Title == null ? null : person.Title.ToUpper();

现在title变量将为null，而不是引发异常。C#6为此引入了更短的语法：

var title = person.Title?.ToUpper();

这将导致title变量为空，如果person.title为空，则不会调用ToUpper。

当然，您仍然需要检查null的标题，或者将null条件运算符与null合并运算符（？？）一起使用以提供默认值：

// regular null check
int titleLength = 0;
if (title != null)
    titleLength = title.Length; // If title is null, this would throw NullReferenceException
    
// combining the `?` and the `??` operator
int titleLength = title?.Length ?? 0;

同样，对于可以使用的阵列？[i] 如下所示：

int[] myIntArray = null;
var i = 5;
int? elem = myIntArray?[i];
if (!elem.HasValue) Console.WriteLine("No value");

这将执行以下操作：如果myIntArray为null，则表达式返回null，您可以安全地检查它。如果它包含数组，则其操作与：elem=myIntArray[i]；并返回第i个元素。

使用空上下文（在C#8中可用）：

在C#8中引入了空上下文和可空引用类型，它们对变量执行静态分析，并在值可能为空或已设置为空时提供编译器警告。可为null的引用类型允许显式地允许类型为null。

可以使用csproj文件中的nullable元素为项目设置可为null的注释上下文和可为null警告上下文。此元素配置编译器如何解释类型的可空性以及生成什么警告。有效设置为：

enable：启用可为null的注释上下文。已启用可为null的警告上下文。例如，引用类型（字符串）的变量不可为空。所有可为空警告都已启用。disable：禁用可为null的注释上下文。禁用了可为null的警告上下文。引用类型的变量是不可见的，就像早期版本的C#一样。禁用所有可为null的警告。safeonly：启用了可为null的注释上下文。可为null的警告上下文是安全的。引用类型的变量不可为空。启用所有安全可为零警告。警告：禁用了可为null的注释上下文。已启用可为null的警告上下文。引用类型的变量是不可见的。所有可为空警告都已启用。safetonlywarnings:禁用了可为null的注释上下文。可为null的警告上下文是安全的。引用类型的变量是不可见的。启用所有安全可为零警告。

可为null的引用类型使用与可为null值类型相同的语法进行标注：A？附加到变量的类型。

调试和修复迭代器中的空derefs的特殊技术

C#支持“迭代器块”（在其他一些流行语言中称为“生成器”）。由于延迟执行，在迭代器块中调试NullReferenceException可能特别棘手：

public IEnumerable<Frob> GetFrobs(FrobFactory f, int count)
{
    for (int i = 0; i < count; ++i)
    yield return f.MakeFrob();
}
...
FrobFactory factory = whatever;
IEnumerable<Frobs> frobs = GetFrobs();
...
foreach(Frob frob in frobs) { ... }

如果结果为空，则MakeFrob将抛出。现在，你可能认为正确的做法是：

// DON'T DO THIS
public IEnumerable<Frob> GetFrobs(FrobFactory f, int count)
{
   if (f == null) 
      throw new ArgumentNullException("f", "factory must not be null");
   for (int i = 0; i < count; ++i)
      yield return f.MakeFrob();
}

为什么这是错误的？因为迭代器块直到foreach！对GetFrobs的调用只返回一个对象，当迭代时，该对象将运行迭代器块。

通过编写这样的空检查，可以防止NullReferenceException，但可以将NullArgumentException移动到迭代点，而不是调用点，这对调试来说非常混乱。

正确的修复方法是：

// DO THIS
public IEnumerable<Frob> GetFrobs(FrobFactory f, int count)
{
   // No yields in a public method that throws!
   if (f == null) 
       throw new ArgumentNullException("f", "factory must not be null");
   return GetFrobsForReal(f, count);
}
private IEnumerable<Frob> GetFrobsForReal(FrobFactory f, int count)
{
   // Yields in a private method
   Debug.Assert(f != null);
   for (int i = 0; i < count; ++i)
        yield return f.MakeFrob();
}

也就是说，创建一个具有迭代器块逻辑的私有助手方法和一个执行空检查并返回迭代器的公共表面方法。现在，当调用GetFrobs时，立即执行空检查，然后在序列迭代时执行GetFrobsForReal。

如果您检查LINQ to Objects的参考源，您将看到整个过程中都使用了这种技术。它编写起来稍显笨拙，但它使调试无效错误变得更加容易。优化代码是为了方便调用者，而不是作者。

关于不安全代码中空引用的注释

C#有一种“不安全”模式，顾名思义，这种模式非常危险，因为提供内存安全和类型安全的正常安全机制没有得到强制执行。除非您对内存的工作原理有透彻深入的了解，否则不应该编写不安全的代码。

在不安全模式下，您应该了解两个重要事实：

取消引用空指针会产生与取消引用空引用相同的异常在某些情况下，取消引用无效的非空指针可能会产生该异常

要理解这一点，首先要了解.NET如何生成NullReferenceException。（这些详细信息适用于在Windows上运行的.NET；其他操作系统使用类似的机制。）

内存在Windows中虚拟化；每个进程都会获得一个由操作系统跟踪的许多“页面”内存组成的虚拟内存空间。内存的每一页上都设置了标志，以确定如何使用：读取、写入、执行等等。最低的一页被标记为“如果以任何方式使用都会产生错误”。

C#中的空指针和空引用在内部都表示为数字零，因此任何试图将其解引用到相应的内存存储中的尝试都会导致操作系统产生错误。然后，.NET运行时检测到此错误并将其转换为NullReferenceException。

这就是为什么取消引用空指针和空引用会产生相同的异常。

第二点呢？取消引用位于虚拟内存最低页的任何无效指针都会导致相同的操作系统错误，从而导致相同的异常。

为什么这有意义？好吧，假设我们有一个包含两个int的结构和一个等于null的非托管指针。如果我们尝试取消引用结构中的第二个int，CLR将不会尝试访问位置0处的存储；它将访问位置4处的存储器。但从逻辑上讲，这是一个空的解引用，因为我们是通过空来到达那个地址的。

如果您使用的是不安全的代码，并且得到了NullReferenceException，请注意，有问题的指针不必为null。它可以是最低页面中的任何位置，将生成此异常。

更新C#8.02019：可为空的引用类型

C#8.0引入了可为null的引用类型和不可为null引用类型。因此，必须只检查可为null的引用类型，以避免出现NullReferenceException。

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如果尚未初始化引用类型，并且希望设置或读取其财产之一，则会抛出NullReferenceException。

例子：

Person p = null;
p.Name = "Harry"; // NullReferenceException occurs here.

您可以通过检查变量是否为空来避免这种情况：

Person p = null;
if (p!=null)
{
    p.Name = "Harry"; // Not going to run to this point
}

要完全理解为什么会引发NullReferenceException，必须了解值类型和[引用类型][3]之间的区别。

因此，如果要处理值类型，则不能出现NullReferenceExceptions。尽管在处理引用类型时需要保持警惕！

正如名称所暗示的那样，只有引用类型可以保存引用或直接指向任何对象（或“null”）。而值类型始终包含值。

引用类型（必须选中这些类型）：

动态对象一串

值类型（您可以忽略这些类型）：

数字类型整数类型浮点类型十进制的布尔用户定义的结构

抛出此异常的一个示例是：当您试图检查某个对象时，该对象为空。

例如：

string testString = null; //Because it doesn't have a value (i.e. it's null; "Length" cannot do what it needs to do)

if (testString.Length == 0) // Throws a nullreferenceexception
{
    //Do something
} 

当您尝试对尚未实例化的对象（即上面的代码）执行操作时，.NET运行时将抛出NullReferenceException。

与ArgumentNullException相比，ArgumentNullException通常在方法期望传递给它的内容不为null时作为防御措施抛出。

更多信息请参见C#NullReferenceException和Null参数。

请注意，无论情况如何，.NET中的原因总是相同的：

您正在尝试使用值为Nothing/null的引用变量。当引用变量的值为Nothing/null时，这意味着它实际上没有保存对堆上存在的任何对象实例的引用。您要么从未向变量赋值，要么从未创建分配给变量的值的实例，要么手动将变量设置为Nothing/null，要么为您调用了将变量设置成Nothing/nnull的函数。

虽然导致NullReferenceExceptions的原因和避免/修复此类异常的方法已经在其他答案中得到了解决，但许多程序员尚未学会的是如何在开发过程中独立调试此类异常。

在Visual Studio中，由于Visual Studio调试器，这通常很容易。

---

首先，确保将捕获正确的错误-请参见如何允许在VS2010中的“System.NullReferenceException”上中断？注释1

然后从调试开始（F5）或将[VS调试器]附加到正在运行的进程。有时，使用Debugger.Break可能很有用，它将提示启动调试器。

现在，当抛出（或未处理）NullReferenceException时，调试器将在发生异常的行上停止（记住上面设置的规则吗？）。有时错误很容易被发现。

例如，在下一行中，唯一可能导致异常的代码是myString求值为null。这可以通过查看观察窗口或在即时窗口中运行表达式来验证。

var x = myString.Trim();

在更高级的情况下，例如以下情况，您需要使用上述技术之一（观察或即时窗口）来检查表达式，以确定str1是否为null或str2是否为null。

var x = str1.Trim() + str2.Trim();

一旦找到了抛出异常的位置，通常很难反向推理，以找出空值被[错误]引入的位置--

花时间了解异常原因。检查空表达式。检查之前可能导致此类空表达式的表达式。根据需要添加断点并单步执行程序。使用调试器。

---

1如果“抛出时中断”过于激进，并且调试器在.NET或第三方库中的NPE上停止，则可以使用“用户未处理时中断”来限制捕获的异常。此外，VS2012还引入了Just My Code，我建议您也启用它。

如果您在启用“仅我的代码”的情况下进行调试，则行为略有不同。如果启用了“仅我的代码”，调试器将忽略在“我的代码外引发的、不通过“我的码”的第一次公共语言运行时（CLR）异常

我有不同的观点来回答这个问题。这种回答是“我还能做什么来避免它？”

当跨不同层工作时，例如在MVC应用程序中，控制器需要服务来调用业务操作。在这种情况下，依赖注入容器可用于初始化服务以避免NullReferenceException。因此，这意味着您不必担心检查null，只需从控制器调用服务，就好像它们总是可以作为单例或原型使用（并初始化）一样。

public class MyController
{
    private ServiceA serviceA;
    private ServiceB serviceB;

    public MyController(ServiceA serviceA, ServiceB serviceB)
    {
        this.serviceA = serviceA;
        this.serviceB = serviceB;
    }

    public void MyMethod()
    {
        // We don't need to check null because the dependency injection container 
        // injects it, provided you took care of bootstrapping it.
        var someObject = serviceA.DoThis();
    }
}