effective hierarchy（一）之 基本概念（6）

MSDN,C#2.0

 

转换（conversions）

        转换使一种类型的表达式被视为另外一种类型（的表达式）。转换可以是隐型（自动）、也可以是显型（强制），并因此决定了是否需要显式切换（cast）。如，从int到long的转换是隐式自动的，所以int类型的表达式可以被看作long。反之，从类型long到类型int是显式的，所以要求显式切换。

 

一、隐式转换（七种）

 

 1.标识转换（identity conversion）

    标识转换从任意类型转换为同一个类型。这种转换只存在于诸如（such that），一个实体原本（entity already）拥有到（to）那个类型的必须类型（required type）。所以，该类型被说成是（can be said to）可转换（到那个类型）的（convertible ）。

 

 2.隐式数值转换（implicit numeric conversions）

  （1）包括

      a. sbyte  －＞short,int,long,float,double,decimal；

      b. byte    －＞short,ushort,int,uint,long,ulong,float,double,decimal；

      c. short   －＞int,long,float,double,decimal；

      d. ushort －＞int,uint,long,ulong,float,double,decimal；

      e. int       －＞long,float,double,decimal；

       f. uint     －＞long,ulong,float,double,decimal；

      g. long    －＞float,double,decimal；

      h. ulong  －＞float,double,decimal；

      i.  char    －＞ushort,int,uint,long,ulong,float,double,decimal；

      j.  float    －＞double

 

  （2）从int,uint,long,ulong到float，以及从long或ulong到double有可能会发生精度丢失，但不会影响到它的数量级；其它的隐式转换从不会丢失信息；

 

  （3）没有到char类型的转换；

 

 3.隐式枚举转换（implicit enumeration convertions）

    允许将十进制整数（decimal-integer-literal）0转成任意枚举类型（enum-type）。

 

 4.隐式引用转换（implicit reference conversions）

  （1）包括下述转换：

       a.任何引用类型－＞object;

       b.任何类类型（class type）S－＞任何类类型T，前提是S是T的派生类；

       c.任何类类型S－＞任何接口类型T，前提是S实现了T；

       d.任何接口类型S－＞任何接口类型T，前提是S是T的派生接口；

 

       e.数组类型S，元素类型SE－＞数组类型T，元素类型TE，前提是满足下列条件：

　　　~1'S和T的维数相同，元素类型不同；

         ~2'SE和TE是引用的类型，且存在从SE到TE的隐式引用转换。

 

       f.从任何数组类型（array-type）到System.Array；

       g.从任何委托类型（delegate-type）到System.Delegate；

       h.从空类型（null type）到任何引用类型（reference-type）。

 

  （2）隐式引用转换是在引用类型间（between）能被证明（can be proven）总是成功的（always succeed）那些转换，所以也不需要进行运行时检查；

 

  （3）引用转换无论是显式还是隐式，都不会改变被转对象的引用标识（referential identity）。即，虽然引用转换可以改变引用的类型（type of the reference），但它永不改变被指向对象（object being referred to）的类型或值。[注，由上可见，引用的类型与对象是两个概念.]

 

 5.上箱/装箱转换（boxing conversion）

    上箱转换“允许”（permit）数值类型隐型转为引用类型。“上箱”数值类型的值包括分配（allocate）一个对象实例，然后把那个值类型的值拷贝到该实例。

 

 6.隐式常量表达式转换（constant expression）

     包括下列转换：

    （1）只要常量表达式的值是在目标类型范围内，int类型的常量表达式可被转成类型sbyte,byte,short,ushort,uint或ulong；

    （2）只要常量表达式的值不为负，long类型的常量表达式可被转成ulong。

 

 7.用户定义的隐式转换

     由三部分组成：首先是一个可选的（optional）标准隐式转换，紧跟着执行用户定义的隐式转换操作符（operator），最后再跟一个可选的标准隐式转换。

 

 

二、显式转换

 

 1.基本概念

   （1）下列转换归类为显式转换：

             ~所有的隐式转换；

             ~显式的值转换；

             ~显式的枚举转换；

             ~显式的引用转换；

             ~显式的接口转换；

             ~下箱转换；

             ~用户定义的显式转换。

  

   （2）显式转换能够在切换表达式（cast expression）中使用；

 

   （3）显式转换的集合是包括所有的隐式转换在内的，这意味着允许冗余的（reduntant）转换（表达式）；

 

   （4）非隐式转换（explicit conversion）的显式转换是这样的转换：

           ~不能够保证总是成功（always succeed）；

           ~已知可能丢失信息的；

           ~变换前后的类型显著不同（跨类型域地足够大的差异，across domains of types sufficiently different ）以至适于显式表示（merit explicit notation）；

 

 2.下列转换属于显式转换：

 

   （1）所有隐式转换；

 

   （2）显式数值转换（numeric conversions）

 

       a.从某个数值类型到另外的不存在（does not already exist）隐式数值转换的数值类型；

 

         1' sbyte     ->byte,ushort,uint,ulong或char;

         2' byte       ->sbyte,char;

         3' short      ->sbyte,byte,ushort,uint,ulong或char;

         4' ushort    ->sbyte,byte,short或char;

         5' int          ->sbyte,byte,short,ushort,uint,ulong或char;

         6' uint        ->sbyte,byte,short,ushort,int或char;

         7' long       ->sbyte,byte,short,ushort,int,uint,ulong或char;

         8' ulong     ->sbyte,byte,short,ushort,int,uint,long或char;

         9' char       ->sbyte,byte或short;

       10' float      ->sbyte,byte,short,ushort,int,uint,long,ulong,char或decimal;

       11' double  ->sbyte,byte,short,ushort,int,uint,long,ulong,char,float或decimal;

       12' decimal ->sbyte,byte,short,ushort,int,uint,long,ulong,char,float或double;

 

       b.因为显式转换包括了所有的隐式和显式数值转换，所以使用切换表达式（cast expression），可以把任意值类型转到任意其它值类型；

 

       c.显式数值转换有可能丢失信息或抛出异常。显式数值转换处理如下：

 

　　  1' 对于从一个整型到另一个整型的转换，处理是取决于（depend on）在发生转换时的溢出检查（overflow checking）的上下文环境（context）：

 

           ·在一个'checked'上下文里，如果源操作数（operand）的值在目标类型的范围内，转换成功；否则抛出System.OverflowException；

 

           ·在一个'unchecked'上下文里，转换始终会成功，处理如下：

               ~如果源类型比目标类型大，那么源值（source value）被截断，方法是放弃（discarding）多出的最高有效位（"extra" most significant bits）；该结果被视作目标类型的值。

　　　      ~如果源类型比目标类型小，那么源值按符号扩展（sign-extended）或按零扩展（zero-extended），以使它的大小和目标类型相同：如果源类型是有符号的使用符号扩展，无符号的则使用零扩展；该结果被视作目标类型的值。

　　　      ~如果源类型与目标类型大小相同，那么源值被视作目标类型的值；

     

 

         2' 对于从decimal到整型的转换，源值向零舍入到最接近的整数值，并把该整数值作为转换的结果；如果作为结果的整数值不在目标类型的范围内，抛出一个System.OverflowException；

 

 

         3' 对从float或double到整型的转换，它的处理取决于转换发生时溢出检查的上下文：

 

             ·在“checked”上下文里，转换如下处理:

                 ~如果操作数的值是NaN或无限大，则抛出System.OverflowException；

                 ~否则，源操作数向零舍入到最接近的整数。如果整数值在目标类型的范围内，那么值就是转换的结果；

                 ~否则，抛出System.OverflowException.

 

             ·在“unchecked”上下文里，转换始终成功，并且如下处理:

                ~如果操作数的值是NaN或无限大，转换的结果是目标类型未指定的值（unspecified value）；

                ~否则，源操作数向零舍入到最接近的整数。如果整数值在目标类型的范围内，那么值就是转换的结果；

                ~否则，转换结果是目标类型的未经指定的值。

 

 

         4' 对从double到float的转换，double值舍入到最接近的float值。如果double值太小以致不能用float值表示，结果变为正零或负零；如果太大以致不能用float值表示，结果变为正无穷大或负无穷大；如果值是NaN，结果仍是NaN。

 

         5' 对从float或double到decimal的转换，源值被转为decimal表示，并且如果需要，在第28位上的小数位被舍入到最接近的数值；如果源值太小以致不能用decimal表示，结果是零；如果源值是NaN，无限大，或太大以致不能表示为decimal，抛出System.OverflowException。

 

         6' 从decimal到float或double的转换，decimal值舍入到最接近的double或float值；因为转换时是有可能发生精度丢失（lose precision），故始终不会出现异常。

 

 

    （3）显式枚举转换，包括，

          ~sbyte,byte,short,ushort,int,uint,long,ulong,char,float,double,decimal<->任意枚举类型；

          ~任何枚举类型<->任何枚举类型；

          ~两个类型间的显式枚举转换，是通过把任何参与的枚举类型当作那个枚举类型的基本类型（underlying）来处理，然后在结果类型之间（between result type）隐式或显式执行数值转换。

            如给定一个基本类型为int的枚举类型E，从E到byte类型被作为从int到byte的显式转换，而从byte到E则是作为从byte到int的隐式数值转换来处理。

 

    （4）显式引用转换

        a. 包括以下转换：

         1'object                       －＞任何其他引用类型（reference-type）；

         2'类类型（class-type）S－＞类类型T，前提：S是T的基类；

         3'类类型                      S－＞接口类型T，前提：S没有密封（sealed）而且S没有实现T；

         4'接口类型                   S－＞类类型T，前提：T未密封，或T实现了S；

         5'接口类型                   S－＞任意接口类型T，前提：S不是从T派生出；

 

         6'数组类型S，元素类型SE－＞数组类型T，元素类型TE，以下条件都为真：

            ~S和T维数相同，只是元素类型不同；

            ~SE、TE是引用类型；

            ~存在从SE到TE的显式引用转换；

            ~从System.Array和它实现的接口到任意数组类型；

            ~从System.Delegate和它实现的接口到任意委托类型；

 

       b.显式引用转换，是在运行时要求检查（require run-time checks）以确保在引用类型之间进行正确转换的那些转换。

 

       c.要使显式引用转换在运行时成功，须满足以下条件：

          ~源操作数的值一定是null；

          ~或源操作数所引用对象的实际类型（actual type）一定是可转换成目标类型的类型（通过隐式引用进行）。

 

        d.显式引用转换失败时，引发System.InvalidCastExpression.

        e.无论是引用转换、隐式转换或显式转换，从不改变被转换对象的引用标识，即，虽然引用转换可以改变引用的类型（type of the reference），但从不改变所引用对象的（object being referred to）类型或值。

 

    （5）显式接口转换；

 

    （6）下箱/拆箱转换（unboxing conversions）

          ~下箱转换“允许”（permit）引用类型显式转换为值类型；

          ~它首先检查对象实例是给定的值类型（given type）装箱了的值（boxed value），然后把值从实例中复制（copy）出来。

 

    （7）用户自定义的显式转换

          ~用户自定义的显式转换包括：一个可选的标准显式转换、紧跟着执行用户自定义的隐式或显式转换操作符、再接可选标准显式转换。

 

三、标准转换（standard conversions）

       标准转换，是作为用户自定义转换的一部分发生的、预定义的（pre-defined）转换。

 

 　1.标准隐式转换（特别排除了用户定义的隐式转换）

       ~标识转换　~隐式数值转换  ~隐式引用转换  ~上箱转换  ~隐式常量表达式转换

 

    2.标准显式转换

       标准显式转换，由所有的标准隐式转换，外加（plus）与标准隐式转换（见1）“逆向的”（opposite）显式转换的子集所组成。换句话说，如果存在一个从 A 类型到 B 类型的标准隐式转换，那么就存在与其对应的两个标准显式转换（从 A 类型到 B 类型，和它的反向转换，即从 B 类型到 A 类型）。

 

四、用户自定义的转换（user-defined conversions，简称udc）

       C# 允许通过用户定义的转换来增加（augment）预定义的（pre-defined）隐式和显式转换。用户自定义的转换，通过在类和结构类型中声明（declare）转换操作符（conversion operator）来引入（introduced）。 

 

  1.允许的用户自定义的转换

    C#只允许声明某些用户自定义的转换（udc）。特别要注意的是，不可能重定义（redefine）一个已经存在的（already existing）隐式或显式转换。从源类型S到目标类型T的转换，只有满足以下全部条件时才可能：

    ~S和T的类型不同；

    ~S和T中有一个是类类型或结构类型，且其中包含操作符的声明（operator declaration）；

    ~S和T都不属于object或接口类型；

    ~T和S互不为基类（T不是S的基类，S不是T的基类）。

 

  2.用户自定义转换的测算（evaluation）...略

  3.用户自定义的隐式转换...略

  4.用户自定义的显式转换...略