C#中的类型转换-自定义隐式转换和显式转换

来源：https://note.guoqianfan.com/2022/04/22/operator-implicit-explicit-in-csharp/

前言

有时我们会遇到这么一种情况：在json数据里，数组里的数据类型不一致，导致我们不能直接反序列化为目标类型。最终我们只能反序列化为JObject类型，然后通过字符串取值的方式来取出数据。

下面介绍一种新方式：通过自定义隐式转换，把不一样的数据类型反序列化为一样的数据类型。

基础知识

类型转换有2种：隐式转换和显式转换。但是，不管是隐式转换，还是显式转换，都是生成了一个新对象返回的。改变新对象的属性，不会影响老对象！(dynamic对象除外，详情搜索dynamic动态类型。)

自定义隐式/显式转换的方法需要用到几个关键字：implicit(隐式转换)、explicit(显式转换)、operator(操作符)。更多的注意点见下：

1. 方法必須是static
2. 使用implicit或explicit
3. 搭配operator(此也是c#關鍵字，可在類別或結構宣告內多載內建運算子或提供使用者定義的轉換)
4. 返回值为要转换为的目标类型，但不要在方法上声明，方法名为目标类型。注意：返回值不一定是本类类型。本类型和其他类型之间可以互相转换，只要定义转换方法就行。
5. 参数为原始类型，方法名为目标类型
6. 类A到类B的类型转换定义不能在类C中进行（即2个类的转换不能在第3个类中定义），否则会报错：用户定义的转换必须是转换成封闭类型，或者从封闭类型转换。具体查看后面的用户定义的转换必须是转换成封闭类型，或者从封闭类型转换
7. 不能被virtual/override修饰（不能“覆盖”运算符，因为它们是静态的。）Overriding implicit operators in C#

示例代码

//================定义类型和方法================
class Robot
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }

    public Robot(int id, string name)
    {
        Id = id;
        Name = name;
    }

    #region 其他类型->本类

    //隐式转换
    public static implicit operator Robot(string name)
    {
        return new Robot(101, name);
    }

    //显式转换
    public static explicit operator Robot(int id)
    {
        return new Robot(id, "miku");
    }

    #endregion

    #region 本类->其他类型

    //隐式转换
    public static implicit operator string(Robot robot)
    {
        return robot.Name;
    }

    //显式转换
    public static explicit operator int(Robot robot)
    {
        return robot.Id;
    }

    #endregion
}

//================测试代码================
#region 其他类型->本类

string gumiStr = "gumi";
Robot gumi001 = gumiStr; //隐式转换
Console.WriteLine("隐式转换：gumi001 : {0}", JsonConvert.SerializeObject(gumi001));

int lukaId = 1004;
Robot luka001 = (Robot)lukaId; //显式转换
Console.WriteLine("显式转换：luka001 : {0}", JsonConvert.SerializeObject(luka001));

#endregion

#region 其他类型->本类

Robot miku001 = new Robot(1001, "miku10001");
//隐式转换
string mikuName = miku001;
//显式转换
int mikuId = (int)miku001;

Console.WriteLine("隐式转换：miku001 Name: {0}", mikuName);
Console.WriteLine("显式转换：miku001 Id: {0}", mikuId);

#endregion

输出结果如下：

隐式转换：gumi001 : {"Id":101,"Name":"gumi"}
显式转换：luka001 : {"Id":1004,"Name":"miku"}
隐式转换：miku001 Name: miku10001
显式转换：miku001 Id: 1001

实际应用

问题

[1,[[2,2],[2,2],[2,2],[2,2]]]

这样一个字符串，如何可以反序列化成一个对象？（如何定义这个类？）

答案

using System;
using System.Linq;
using System.Collections.Generic;
using Newtonsoft.Json;
using Newtonsoft.Json.Linq;
                    
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        var json = "[1,[[2,2],[2,2],[2,2],[2,2]]]";
        var root = JsonConvert.DeserializeObject(json);
        foreach(var ele in root)
        {
            if(ele.SingleValue.HasValue)
            {//有值，原始数据为 1
                Console.WriteLine(ele.SingleValue.Value);
            }else
            {//原始数据为 二维数组
                Console.WriteLine(string.Join(" ",ele.Select(x=>string.Join(",",x))));
            }
        }
        Console.WriteLine(JsonConvert.SerializeObject(root));
    }
}

class Root : List { }
[JsonConverter(typeof(CConverter))]
class Element : List>
{
    //该属性，存放 1 。后续可以通过判断该属性是否有值来得知原始数据的情况
    public long? SingleValue { get; set; }

    //遇到 1 ，隐式转换为 该类型，其中 1 被存放到SingleValue属性
    public static implicit operator Element(long d)
    {
        return new Element { SingleValue = d };
    }
}

public class CConverter : JsonConverter
{
    public override bool CanConvert(Type objectType)
    {
        return (objectType == typeof(Element));
    }

    public override bool CanRead  { get { return false; } }
    public override object ReadJson(JsonReader reader, Type objectType, object existingValue, JsonSerializer serializer)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }

    public override void WriteJson(JsonWriter writer, object value, JsonSerializer serializer)
    {
        var ele = value as Element;
        var token = ele.SingleValue.HasValue ? JToken.FromObject(ele.SingleValue.Value) : JToken.FromObject(ele.ToList());
        token.WriteTo(writer);
    }

    public override bool CanWrite { get { return true; } }
}

报错

用户定义的转换必须是转换成封闭类型，或者从封闭类型转换

这个错误，与封闭类型无关。

是因为有这个限制：类A到类B的类型转换定义不能在类C中进行（即2个类的转换不能在第3个类中定义）

所以对于目标类型是集合类List，我们无法直接定义到它的转换。不过，有2个迂回的方法：

• 创建个类继承自集合类List，定义到这个子类的转换。上面实际应用中的代码就是这样做的：class Element : List>
• 创建T1到T2的自定义转换，使用时逐个转换：list.Select(p=>(B)p).ToList()。

参考

1. 隐式转换：用户定义的转换必须是转换成封闭类型，或者从封闭类型转换：https://blog.csdn.net/kamui_shiron/article/details/8807142

其他

应用和设计

在定義類別時，如果有需要，就可以使用這兩個關鍵字來提供類別一些額外的功能

但在使用時也必須考慮設計上是否合理

例如當兩類別有相關性時是否該提取出父类或是接口來使用，而不是為了方便做了一堆轉換，導致程式撰寫與維護上的困難。

读音

• 隐式转换：implicit [ɪmˈplɪsɪt] adj.不言明[含蓄]的; 无疑问的，绝对的; 成为一部份的; 内含的;
• 显式转换：explicit [ɪkˈsplɪsɪt] adj.明确的，清楚的; 直言的; 详述的; 不隐瞒的;

参考

1. 【问】这样一个字符串如何反序列化：http://www.newsmth.net/nForum/#!article/DotNET/69817
2. 型別轉換關鍵字explicit與implicit的用法：https://dotblogs.com.tw/lastsecret/2011/11/14/57875
3. c#关键词implicit和explicit：https://blog.csdn.net/Joyhen/article/details/40110391