类型与通用语言运行时：类型转换

CLR 最重要的一个特性就是类型安全。CLR 在运行时总能知道一个对象的类型。我们也可以用过调用 GetType方法来得到对象的准确类型。因为该方法是一个虚方法。所以我们不可能利用它来篡改一个类型的信息。

例如：我们不可能重写 Employee 类的 GetType方法使之返回一个SpaceShuttle类型。

作为开发人员，我们经常会遇到需要将一个对象转换为其他类型。 CLR 允许我们将对象转换为其原来的类型或者它的任何一个基类型。各个编程语言自己决定如何提供这些转型操作。

例如，C# 不需要任何特殊的语法就可以将对象转换为其任何一个基类型，因为转换为基类型被认为是安全的隐式操作。然而在其将对象转换为它的任何派生类型时，C# 要求进行显式转换，因为这样的转型有可能会失败

下面的代码将演示如何将对象转化为它的基类和派生类型：

//该类型隐式继承自 System.Object
class Employee{
     ...   
}

class App{
    public static void Main(){
 
    //这里不需要转型，因为 new 返回的是一个 Employee 对象
    //而 Object 又是   Employee 的基类型
     Object  o = new Object ();

    //这里需要转型，因为 Employee  继承自 Object 
    //其它一些语言可能不需要转型
   Employee   e = ( Employee )o;
    
}
}

 上面的例子显示了要使代码通过编译我们需要做的一些事情，下面解释运行时发生的行为，在运行时CLR会检查转型操作以确保总是将对象转型它的实际类型、或者它的任何基类型。

例如，下面的代码虽然能够通过编译，但是运行时，却会抛出 InvalidCastException 异常：

class Manager:Employee {

　　...

}


class App{

　　public static void Main() {

　　　　//构造一个 Manager 对象并将其传递给 PromoteEmployee

　　　　//一个 Manager " Is-A" Object.PromoteEmployee 将正常运行

　　　　Manager  m = new Manager();

　　　　PromoteEmployee(m);


　　　　//构造一个DateTime 对象并将其传递给 PromoteEmployee

　　　　//由于 DateTime 并非继承自 Employee，因此 PromoteEmployee 会抛出一个 System.InvalidCastException 异常

　　　　DateTime newYears = new DateTime(2016,1,1);

　　　　PromoteEmployee(newYears);

}

　　public static void PromoteEmployee(Object o) {

　　　　//这里，编译器并不知道对象 o 引用的实际类型，所以编译器允许代码通过编译

　　　　//当代码运行时，CLR会获知 o 的引用类型（每当进行转型操作时），

　　　　//并且会检查对象的类型是否是Employee，或者是任何继承自Employee的类型

　　　　Employee e = (Employee) o;

　　　　...

}

}

如果 CLR 允许上例中的转型操作，代码则会失去类型安全，并且结果也将变得不可预期——包括应用程序可能崩溃、以及由于类型欺骗引起的安全漏洞。

类型欺骗是很多安全漏洞的原因，它会极大地危机应用程序的 稳定性和健壮性。

 

* PromoteEmployee()的正确定义应该是接受一个 Employee对象，而不是 Object 对象作为参数，本文使用 Object 的目的仅仅只是为了演示编译器和 CLR 是如何处理转型操作的。

 

使用 is 和 as 操作符转型（C#）

检查对象是否和给定的类型兼容，并返回判断结果：true 或者 false 。另外，is 操作符永远不会抛出异常。

看下面的代码：

　　System.Object o = new System.Object ();

　　System.Boolean b1 = ( o is System.Object);　　// b1 为true

　　System.Boolean b1 = ( o is Employee);　　　　// b1 为false

如果对象引用为null,那么 is 操作符总是返回 false，因为没有对象可以用来检查其类型。下面演示 is 操作符典型的使用方法：

　　if( o is Employee){

　　　　Employee e = (Employee) o;

　　　　//在 "if" 语句中使用 e

　　}

　　在上面的代码中，CLR实际上对对象的类型检查了两次：is操作符首先检查 o 所引用的对象是否和 Employee 类型兼容。如果兼容，在 if 语句内，

CLR 在执行转型时又会检查 o 是否为一个 Employee 引用。由于这种编程范式十分常见，C#便为我们提供了一种新的转型方式，即 as 操作符，它可

以在简化代码的同时提高性能，例如：

　　Employee e = o as Employee;

　　if(e != null) {

　　　　//在 "if" 语句中使用 e

　　}

 

在上面的代码中，CLR 会检查 o 所引用的对象是否和 Employee 类型兼容，如果兼容，as 返回一个指向同一个对象的非空指针。如果不兼容，as 返回 null.

注意，在 as 操作符执行过程中，CLR只检查了一次对象的类型。紧接着的 if 语句只需要检查 e 是否为null 就可以