C#中的转换

一、什么是转换

将一个类型转换为另外一个类型；
可以是两个值类型之间的转换；
可以是两个引用类型之间的转换；
可以是值类型和引用类型之间的转换（拆箱与装箱）；
可以用户自定义转换。
转换的时候有隐式转换/自动转换和显示转换/强制转换。

二、值类型之间的转换

1.隐式转换/自动转换

范围小的值类型转范围大的值类型，不丢失数据精度。
隐式转换最高位用符号位（二进制补码）进行扩展，保证数值的正负是正确的。
正数符号位是0，使用0进行扩展的叫做零扩展。
负数符号位是1，使用1进行扩展的叫做符号扩展。

值类型之间的隐式转换关系如下图：

2.显示转换/强制转换

范围大的值类型转范围小的值类型，无法保证精度不丢失。
需要使用强转表达式完成转换。

显示转换/强制转换理解示例：

ushort范围：0～65535
byte范围：0～255
只要希望转换的ushort值小于256，就不会损失数据，否则最高位的数据将丢失(溢出)。

3.值类型之间的转换关系

现在我们应该已经知道，占据较少位的值类型可以隐式转换为占据较多位的值类型。

三、溢出检测上下文

在类型转换时，进行检测结果是否溢出的代码片段称为溢出检测上下文。

如果我们指定一个表达式或一段代码为checked，CLR会在转换产生溢出时抛出一个异常。
默认溢出检测上下文是不检查，如果不检查，转换将继续而不管是否产生溢出。

1.checked和unchecked运算符

2.checked语句和unchecked语句

checked语句和unchecked语句可以嵌套在任意层次。

四、引用类型之间的转换

引用类型转换接受源引用并返回一个指向同一位置的引用，但是把引用“标记”为其他类型。

1.隐式转换/自动转换

类可以隐式转换到它继承链中任何类以及它实现的任何接口。
所有引用类型可以被隐式转换到object类型。
任何类型可以隐式转换到它继承的接口。

委托可以隐式转换为.NET BCL类和接口。

ArrayS数组，其中的元素都是Ts类型，可以隐式转换：

a. .NET BCL类和接口

b. 另一个数组ArrayT，其中元素都是Tt类型（当满足下面所有条件可转换）

i. 两个数组有一样的维度

ii. 元素Ts和元素Tt都是引用类型，而不是值类型

iii. 在元素Ts和Tt之间存在隐式转换

2.显示转换/强制转换

从object到任何引用类型的转换
从基类到它继承的类的转换

无效强制转换

如果将基类强制转换成派生类时，派生类并没有创建对象，就将一个基类对象直接强转为派生类对象，会报InvalidCastException异常（无效强制转换异常）。

有效强制转换

第一种情况：派生类转基类，本身是隐式转换，可以但没必要的强制转换。

第二种情况：源引用为null

第三种情况：派生类先转基类，再基类转派生类。（先向上转型，再向下转型）

五、值类型和引用类型之间的转换

1.装箱

含义：值类型隐式转换成引用类型
装箱产生一个原始值类型和引用类型副本，每一个都可以独立进行操作。

任何值类型ValueTypeS都可以被隐式转换为object类型、System.ValueType、或InterfaceT（如果ValueTypeS实现了InterfaceT）

2.拆箱

含义：把装箱后的对象转换成值类型的过程。
拆箱是显示转换。
尝试将一个值拆箱为非原始类型，会抛出一个InvalidCastException异常。

六、用户自定义转换

除了标准转换，我们还可以为类和结构定义隐式或显示转换。

需要public和static修饰
除了implicit和explicit关键字之外，隐式和显示转换的声明语法是一样的。
语法格式如下：

用户自定义转换的约束：

只可以为类和结构定义用户自定义转换。
不能重定义标准隐式转换或强制转换。
对于相同的源类型S和目标类型T，不能声明隐式转换或强制转换。
对于源类型S和目标类型T，以下命题为真：

i.S和T必须是不同类型

ii.S和T不能通过继承关联

iii.S和T都不能是接口类型或object类型

iiii.转换运算符必须是S或T的成员

1.单步用户自定义转换

隐式转换代码示例：

    internal class Person
    {
        public string Name;
        public int Age;

        public Person(string name, int age)
        {
            Name = name;
            Age = age;
        }

        //将Person隐式转换为int
        public static implicit operator int(Person person)
        {
            return person.Age;
        }

        //将int类型转换成Person类型
        public static implicit operator Person(int i)
        {
            return new Person("NONE", i);
        }
    }

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Person bill = new Person("Bill", 25);

            int age = bill;//将bill隐式转换为int类型
            Console.WriteLine("Person Info:{0},{1}",bill.Name,age);

            Person person = 17;//将int类型隐式转换为Person类型
            Console.WriteLine("Person Info:{0},{1}", person.Name, person.Age);
        }

    }

显示转换代码示例：


    internal class Person
    {
        public string Name;
        public int Age;

        public Person(string name, int age)
        {
            Name = name;
            Age = age;
        }

        //将Person显式转换为int
        public static explicit operator int(Person person)
        {
            return person.Age;
        }

        //将int类型转换成Person类型
        public static explicit operator Person(int i)
        {
            return new Person("NONE", i);
        }
    }

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Person bill = new Person("Bill", 25);

            int age = (int)bill;//将bill显式转换为int类型
            Console.WriteLine("Person Info:{0},{1}",bill.Name,age);

            Person person =(Person) 17;//将int类型显式转换为Person类型
            Console.WriteLine("Person Info:{0},{1}", person.Name, person.Age);
        }

    }

2.多步用户自定义转换

在用户自定义转换时，可能存在多种转换组合。

代码示例：

    class Employee : Person { }

    class Person 
    {
        public string Name;
        public int Age;

        //将Person对象转换为int
        public static implicit operator int(Person person) 
        {
            return person.Age;
        }

    }
    

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Employee bill = new Employee();
            bill.Name = "Wakaka";
            bill.Age = 17;

            //1.普通转换：       Employee -->  Person
            //2.用户自定义转换：  Person   -->  int
            //3.普通转换：       int      -->  float
            float fVar = bill;

            Console.WriteLine("Person Info: {0},{1}",bill.Name,fVar);
          
        }

    }

代码图解：

七、is和as运算符

1. is运算符

我们可以使用is运算符来检查转换是否会成功，避免盲目转换。

语法：Expr is TargetType；
is运算符只能用于引用转换，以及拆箱、装箱转换，不能用于用户自定义转换。

    class Employee : Person { }

    class Person 
    {
        public string Name = "光头强";
        public int Age = 25;

    }

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Employee employee = new Employee();

            Person person;

            if (employee is Person) //检测employee是否能转换为Person类型
            {
                person = employee;
                Console.WriteLine("Person Info: {0},{1}", person.Name,person.Age);
            }
        }
    }

2. as运算符

as运算符和强制运算符类似，但如果转换失败，返回null，而不是抛异常。

语法：Expr as TargetType；
TargetType是目标类型，必须是引用类型
as运算符只能用于引用转换和装箱转换，不能用于用户自定义转换或到值类型的转换。

    class Employee : Person { }

    class Person 
    {
        public string Name = "光头强";
        public int Age = 25;

    }

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Employee employee = new Employee();

            Person person;

            person = employee as Person;
            if (person != null) 
            {
                person = employee;
                Console.WriteLine("Person Info: {0},{1}", person.Name,person.Age);
            }
        }
    }

（注：本章学习总结自《C#图解教程》）