对 C# 中类型转换与模式匹配核心概念的详细解释及实例说明。
1. 向上类型转换 (Upcasting)
向上转换是指从子类引用创建一个基类引用的过程。
- 特性 :它是隐式发生的,因为编译器可以确保转换总能成功(子类必定是父类的一种)。
- 影响:向上转换仅仅影响引用,而不会影响被引用的对象本身。它会限制你只能访问基类中定义的成员。
实例:
csharp
EBook myEBook = new EBook("EB001", "C# 指南", "作者A", "http://dl.com");
Book bookRef = myEBook; // 向上转换:隐式发生
Console.WriteLine(bookRef.Title); // 成功:Title 在 Book 中定义
// Console.WriteLine(bookRef.DownloadUrl); // 错误:在 Book 引用下无法访问子类特有属性
2. 向下类型转换 (Downcasting)
向下转换是指从基类引用创建一个子类引用的过程。
- 特性 :必须使用显式转换符(如
(EBook)),因为编译器不能保证转换总是成功。 - 风险 :如果被引用的对象在运行时并不是目标子类类型,会抛出
InvalidCastException异常。
实例:
csharp
Book genericBook = new EBook("EB002", "进阶 C#", "作者B", "http://dl2.com");
// 显式向下转换
EBook explicitEBook = (EBook)genericBook;
Console.WriteLine(explicitEBook.DownloadUrl); // 转换成功后可访问子类成员
3. as 运算符
as 运算符用于在不确定对象类型时执行安全的向下转换。
- 特性 :如果向下转换失败,它会返回
null,而不会抛出异常。 - 语义:它代表"我不确定其类型,请尝试转换,并根据输出结果确定执行逻辑"。
实例:
csharp
Book someBook = new Book("B01", "普通书", "作者C");
EBook ebook = someBook as EBook; // 尝试转换
if (ebook != null)
{
Console.WriteLine(ebook.DownloadUrl);
}
else
{
Console.WriteLine("转换失败,该对象不是电子书。"); // 实际执行此行
}
4. is 运算符与引入模式变量
is 运算符 用于检测变量是否满足特定的模式,其中最常用的是类型模式。
核心用法:
- 类型检查:检查对象是否从某个特定类派生或实现了某个接口。
- 引入模式变量 (C# 7+):在检查成功的同时,直接声明并初始化一个特定类型的变量,该变量可以"立即"在当前作用域内使用。
实例:
csharp
object someObject = new EBook("EB003", "模式匹配", "作者D", "http://dl3.com");
// 使用 is 运算符检查类型并引入模式变量 'eb'
if (someObject is EBook eb)
{
// 变量 'eb' 在此语句块内可直接使用,且已完成类型转换
Console.WriteLine($"发现电子书:{eb.Title},下载地址:{eb.DownloadUrl}");
}
总结对比
| 特性 | 向上转换 (Upcasting) | 向下转换 (Downcasting) | as 运算符 |
is 模式匹配 |
|---|---|---|---|---|
| 转换方向 | 子类 → 基类 | 基类 → 子类 | 基类 → 子类 | 基类 → 子类 |
| 转换性质 | 隐式、必定成功 | 显式、可能失败 | 显式、安全 | 检查 + 转换 |
| 失败后果 | 无(编译期保证) | 抛出异常 | 返回 null |
返回 false |
| 建议场景 | 实现多态 | 确定类型时使用 | 不确定类型时使用 | 现代 C# 推荐做法 |