在 C# 中将泛型显式转换为另一种类型

Question

我有以下 C++ 代码，在一个表示点的模板化类中。 我想把它翻译成 C#：

template <class T>
class Point
{
    public:
        T x;
        T y;
        T z;

    template<typename U> explicit Point(const Point<U> &p)
       : x((T)p.x), y((T)p.y), z((T)p.z)
    {
    }
}

此代码允许将给定类型的点显式转换为另一种类型的点。 例如，您可以使用它类似的东西（不可否认，我对这里的语法不是 100% 确定，但我明白了这个概念）：

Point<float> p;
Point<int> q = (Point<int>)p;

如何在 C# 中启用与此等效的功能？ 到目前为止，我有：

public class Point<T>
{
    public T X { get; set; }
    public T Y { get; set; }
    public T Z { get; set; }

    // Constructors exist that accept X, Y, and Z as parameters

    public static explicit operator Point<U>(Point<T> p)
    {

    }
}

但是，这会产生错误，说“U”未定义。 这是有道理的......但是我如何/在哪里定义U？ 我的方法不正确吗？

我的问题和这里的问题之间的区别在于，我只是通过强制转换来更改泛型类的底层类型……而不是试图将一个泛型类更改为具有相同底层类型的不同泛型类。

Answer 1

我认为你能得到的最好的是：

public class Point<T>
{
    public T X { get; set; }
    public T Y { get; set; }
    public T Z { get; set; }

    public Point<U> As<U>()
    {
        return new Point<U>()
        {
            X = Convert<U>(X),
            Y = Convert<U>(Y),
            Z = Convert<U>(Z)
        };
    }

    static U Convert<U>(T t) => (U)System.Convert.ChangeType(t, typeof(U));
}

您无法定义泛型转换运算符，因此您需要将其作为显式函数。 此外，简单的强制转换(U)t不起作用，因此您需要Convert.ChangeType （如果您的类型是数字，它会起作用）。

用法：

var p1 = new Point<int> { X = 1, Y = 2, Z = 3 };
var p2 = p1.As<double>();

（ 按预期工作）。

Answer 2

据我所知，只有在T和U之间存在某种继承关系时，才允许在 C# 中使用这种泛型转换。

最接近的等价物是为转换定义一个通用方法：

public Point<U> To<U>()
{
    dynamic p = this;

    return new Point<U>((U)p.X, (U)p.Y, (U)p.Z);
}

您不能直接将T转换为U因为编译器无法知道它是否安全。 我使用dynamic关键字绕过该限制。

Answer 3

类似于凯文的回答，但没有dynamic是使用双重演员：

public Point<U> To<U>()
{
    return new Point<U>((U)(object)X, (U)(object)Y, (U)(object)Z);
}

我们的两个答案在编译时都没有发现任何问题。

Answer 4

您不能使用额外的泛型类型参数声明运算符，但您可以向或来自特定泛型类型（如Point<int>声明运算符。 C# 也不会让您通过从或到T进行任意转换来执行任意转换。

保持少量类型安全的最少样板重选项是将T参数限制为IConvertible ：

public class Point<T> where T : IConvertible
{
    // ...

    public static explicit operator Point<int>(Point<T> point)
    {
        // The IFormatProvider parameter has no effect on purely numeric conversions
        return new Point<int>(point.X.ToInt32(null), point.Y.ToInt32(null), point.Y.ToInt32(null));
    }    
}

但是，这不会阻止用户声明无意义的、不受支持的类型，例如Point<DateTime> ，然后在尝试转换时会在运行时抛出。

Answer 5

你不能定义额外的泛型类型约束，但你可以使用运算符和方法来做这样的事情。

public class Point<T>
{
    public T X { get; set; }
    public T Y { get; set; }
    public T Z { get; set; }

    public static explicit operator Point<T>(Point<int> v)
    {
        return v.As<T>();
    }

    public static explicit operator Point<T>(Point<double> v)
    {
        return v.As<T>();
    }

    public static explicit operator Point<T>(Point<float> v)
    {
        return v.As<T>();
    }

    public Point<TU> As<TU>()
    {
        return new Point<TU>()
        {
            X = ConvertTo<TU>(X),
            Y = ConvertTo<TU>(Y),
            Z = ConvertTo<TU>(Z)
        };
    }

    private static TU ConvertTo<TU>(T t)
    {
        return (TU) Convert.ChangeType(t, typeof(TU));
    }
}

用法：

        Point<double> d = new Point<double>()
        {
            X = 10d, Y = 10d, Z = 10d
        };

        Point<int> i = (Point<int>) d;

        Point<float> f = (Point<float>) i;

        d = (Point<double>) f;