如何在C＃中进行静态转换？

Question

假设有以下几种类型：

interface I {}
class C : I {}

如何进行静态类型转换？我的意思是：如何以一种在编译时检查其类型的方式改变它的类型？

在C++中，您可以这样做：static_cast<I*>(c)。在C#中，我能做的最好方法是创建一个替代类型的临时变量并尝试分配它：

var c = new C();
I i = c;  // statically checked

但是这会影响编程的流畅性。我必须创建一个新变量来进行类型检查。因此，我选择了类似于以下方式：

class C : I
{
    public I I { get { return this; } }
}

现在我可以通过调用c.I来将C静态转换为I。

在C#中有更好的方法吗？

(如果有人想知道我为什么要这样做，那是因为我使用显式接口实现，从另一个成员函数内调用其中一个需要先将其转换为接口类型，否则编译器无法找到该方法。)

更新

我想到的另一种选择是对象扩展：

public static class ObjectExtensions
{
    [DebuggerStepThrough]
    public static T StaticTo<T>(this T o)
    {
        return o;
    }
}

因此，((I)c).Doit() 也可以写成 c.StaticTo<I>().Doit()。嗯...可能还是会坚持使用简单的强制类型转换。不过我想把这个其他选项也发布出来。

- scobi

Answer 1

只需简单地进行转换：

(I)c

编辑示例：

var c = new C();

((I)c).MethodOnI();

- Maxem

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（面掌）...好吧，这很显然，为什么我没试过呢？难看但是能用。谢谢 :) - scobi

现在我再想一想，编译器会跳过静态类型检查的一个小技巧。假设你从一个对象开始。它可以被转换成任何东西而没有错误，而上面我刚刚添加到问题中的扩展方法StaticTo<T>将捕获这样的错误转换。这只是一个小细节。 - scobi

Answer 2

编写一个扩展方法，使用您在更新中提到的技巧：

public static class ObjectExtensions
{
    public static T StaticCast<T>(this T o) => o;
}

使用方法：

things.StaticCast<IEnumerable>().GetEnumerator();

如果things是IEnumerable<object>，这段代码可以编译通过。如果things是object，则编译失败。

// Compiles (because IEnumerable<char> is known at compiletime
// to be IEnumerable too).
"adsf".StaticCast<IEnumerable>().GetEnumerator();

// error CS1929: 'object' does not contain a definition for 'StaticCast'
// and the best extension method overload
// 'ObjectExtensions.StaticCast<IEnumerable>(IEnumerable)'
// requires a receiver of type 'IEnumerable'
new object().StaticCast<IEnumerable>().GetEnumerator();

为什么要使用static_cast？

重构期间的常见做法是先进行更改，然后验证更改是否引起回归。可以通过各种方式和在不同阶段检测到回归。例如，某些类型的重构可能导致API更改/破坏，并需要重构代码库的其他部分。

如果代码中的一部分希望收到一个在编译时应知道实现接口（IInterfaceA）的类型（ClassA），并且该代码想要直接访问接口成员，则可能必须向下转换为接口类型，例如访问显式实现的接口成员。如果在重构之后，ClassA不再实现IIterfaceA，则您将根据向下转换到接口的方式而得到不同类型的错误：

1. C风格的强制类型转换：((IInterfaceA)MethodReturningClassA()).Act(); 将突然变成运行时转换并抛出运行时错误。
2. 赋值给显式类型变量：IInterfaceA a = MethodReturningClassA(); a.Act(); 将引发编译时错误。
3. 使用类似于 static_cast<T> 的扩展方法：MethodReturningClassA().StaticCast<IInterfaceA>().Act(); 将引发编译时错误。

如果您希望转换为下转并在编译时进行验证，则应使用强制进行编译时验证的转换方法。这使代码原始开发人员编写类型安全代码的意图变得清晰。编写类型安全的代码有一个好处，即更易于在编译时进行验证。通过进行一些工作来澄清您对类型安全性的选择意图，向其他开发人员，自己和编译器都表明了您的意图，在验证代码时，您会神奇地获得编译器的帮助，并可以比后期（例如运行时崩溃，如果代码没有完整的测试覆盖）更早地捕获重构的影响（在编译时）。

- binki

Answer 3

var c = new C(); 
I i = c;  // statically checked

等于

I i = new C();

- Cheng Chen

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正确。不幸的是，那并没有回答我的问题。 - scobi

Answer 4

如果你只是想查看一个对象是否实现了特定类型，那么你应该使用as。

I i = whatever as i;
if (i == null) // It wasn't

否则，你只需进行强制转换。（在.NET中并没有像C++中那样多种类型的转换方式——除非你需要深入了解，但那时更多关于WeakReference和类似的东西。）

I i = (I)c;

如果你只是想要一种方便的方法将任何实现了I的东西转换成一个I，那么你可以使用扩展方法或类似的东西。

public static I ToI(this I @this)
{
    return @this;
}

- John Fisher

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请注意，as关键字适用于类，但是对于诸如bool之类的基本类型不起作用，因此，如果您需要将例如int强制转换为bool，则必须使用丑陋的C样式转换，在C ++中现在强烈不建议使用（这让可怜的OP显然没有预料到C＃这么新的语言）或者您可以采用上面显示的第二种方法，或者使用OP更新提供的整洁模板化方法。 - Seldom 'Where's Monica' Needy

as 有时会执行动态转换而不抛出编译时错误。你的答案在结尾隐藏了真正的宝石;-) - binki

@binki：as被设计为运行时命令。在最合适使用as的场景中，您不希望出现编译时错误。 - John Fisher

这个问题似乎是想问如何将一个对象转换为基类/接口，以一种可以在编译时进行验证的方式。因为 as 会在编译时和运行时之间静默切换类型检查，所以它不像 C++ 的 static_cast<T> 那样安全地强制进行编译时检查。如果您从未打算进行需要运行时验证的转换，那么您是否更希望出现编译时错误？ - binki

如果你对问题的假设是正确的，那么被接受的答案就完全错了。类型转换也不能提供完整的编译时检查。 - John Fisher

@JohnFisher 引用问题：“我的意思是：我如何更改其类型，以便在编译时进行检查？” Danny Chenn的答案和你的答案结尾都解决了这个问题。也许我们应该设法更改被接受的答案？ - binki