有关 C# 中对象引用类型转换的问题吗？

Question

我有一个关于对象类型转换的问题。 假设我们有：

A a = new A();
Object o = a;

据我所知，后面发生的事情是编译器会复制a的地址并存储在o变量的内存区域中。那么，我们可以说 a 和 o 引用同一个对象。

如果我们这样做：

String s = "abc";
int a = (int)s;

那么我明白编译器无法将字符串值复制到 int 内存区域。

但如果我们有：

A a = new A();
B b = (B)a;

这在编译时可能没问题。但是，可能会发生运行时错误，例如“无法投射......”。

所以，我不明白内存中实际发生了什么导致上述转换无法执行。难道只是将a的地址复制到b的内存区域吗？如果是这样，为什么不可能呢？ 或者它会复制A的所有成员来替换B的所有成员？

谢谢

Answer 1

编译器执行静态类型检查，这意味着如果 A 和 B 不属于同一继承层次结构，则不会允许两者之间发生强制转换。

想想看，如果它们不属于同一层次结构，即使编译器允许您将 A 的对象强制转换为 B 的类型，因为 A 不继承自 B 或其继承者，您可能需要调用其中一个方法类型 B 在被转换的对象上，它将在运行时严重失败。

class A { }
class B { 
    void Foo() { }
}

A a = new A();
B b = (B)a;      // Compiler Error

// Hypothetically, if above was allowed, the below would ALWAYS fail at runtime
// Since there is no way the object "b" can handle this call.
b.Foo();

这里有一个有趣的点，如果 B 是一个接口，即使它们不属于同一继承树，编译器也会让强制转换发生：

class A { }
interface B { 
    void Foo();
}

A a = new A();
B b = (B)a;      // Compiler lets this happens 

// Even though A does not implement B, but still one of the base classes of A 
// might have implement B and A inherits that so it might be able to handle this
b.Foo();

原因是因为 A 可能来自不同的层次结构树，但A 或其基类之一仍然有可能实现了 B，因此您可能通过该转换得到了一个观点，并且编译器会允许这样做。

Answer 2

正如 Morteza 所解释的，C# 编译器将执行静态类型检查以确定强制转换是否可能。

至于运行时发生的情况，您可能需要查看生成的 IL 以获得更好的了解。对于引用类型，您的转换可能会成为 IL castclass 指令。这会导致运行时检查实际对象类型以查看强制转换是否有效。如果是，则引用（指向对象的 32 位或 64 位指针）将按照您的预期复制到变量赋值中。如果不是，则抛出 InvalidCastException。

对于引用类型对象，单个成员永远不会被复制。仅复制 32/64 位引用。对于值类型对象，各个成员（字段）在赋值期间被复制。