Книга: C# 4.0: полное руководство

Преобразование типов в выражениях

Преобразование типов в выражениях

Помимо операций присваивания, преобразование типов происходит и в самих выражениях. В выражении можно свободно смешивать два или более типа данных, при условии их совместимости друг с другом. Например, в одном выражении допускается применение типов short и long, поскольку оба типа являются числовыми. Когда в выражении смешиваются разные типы данных, они преобразуются в один и тот же тип по порядку следования операций.

Преобразования типов выполняются по принятым в C# правилам продвижения типов. Ниже приведен алгоритм, определяемый этими правилами для операций с двумя операндами.

ЕСЛИ один операнд имеет тип decimal, ТО и второй операнд продвигается к типу decimal (но если второй операнд имеет тип float или double, результат будет ошибочным).

ЕСЛИ один операнд имеет тип double, ТО и второй операнд продвигается к типу double.

ЕСЛИ один операнд имеет тип float, ТО и второй операнд продвигается к типу float.

ЕСЛИ один операнд имеет тип ulong, ТО и второй операнд продвигается к типу ulong (но если второй операнд имеет тип sbyte, short, int или long, результат будет ошибочным).

ЕСЛИ один операнд имеет тип long, ТО и второй операнд продвигается к типу long.

ЕСЛИ один операнд имеет тип uint, а второй — тип sbyte, short или int, ТО оба операнда продвигаются к типу long.

ЕСЛИ один операнд имеет тип uint, ТО и второй операнд продвигается к типу uint. ИНАЧЕ оба операнда продвигаются к типу int.

Относительно правил продвижения типов необходимо сделать ряд важных замечаний. Во-первых, не все типы могут смешиваться в выражении. В частности, неявное преобразование типа float или double в тип decimal невозможно, как, впрочем, и смешение типа ulong с любым целочисленным типом со знаком. Для смешения этих типов требуется явное их приведение.

Во-вторых, особого внимания требует последнее из приведенных выше правил. Оно гласит: если ни одно из предыдущих правил не применяется, то все операнды продвигаются к типу int. Следовательно, все значения типа char, sbyte, byte, ushort и short продвигаются к типу int в целях вычисления выражения. Такое продвижение типов называется целочисленным. Это также означает, что результат выполнения всех арифметических операций будет иметь тип не ниже int.

Следует иметь в виду, что правила продвижения типов применяются только к значениям, которыми оперируют при вычислении выражения. Так, если значение переменной типа byte продвигается к типу int внутри выражения, то вне выражения эта переменная по-прежнему относится к типу byte. Продвижение типов затрагивает только вычисление выражения.

Но продвижение типов может иногда привести к неожиданным результатам. Если, например, в арифметической операции используются два значения типа byte, то происходит следующее. Сначала операнды типа byte продвигаются к типу int. А затем выполняется операция, дающая результат типа int. Следовательно, результат выполнения операции, в которой участвуют два значения типа byte, будет иметь тип int. Но ведь это не тот результат, который можно было бы с очевидностью предположить. Рассмотрим следующий пример программы.

// Пример неожиданного результата продвижения типов!
using System;
class PromDemo {
  static void Main() {
    byte b;
    b = 10;
    b = (byte)(b * b); // Необходимо приведение типов!!
    Console.WriteLine("b: "+ b);
  }
}

Как ни странно, но когда результат вычисления выражения b*b присваивается обратно переменной b, то возникает потребность в приведении к типу byte! Объясняется это тем, что в выражении b*b значение переменной b продвигается к типу int и поэтому не может быть присвоено переменной типа byte без приведения типов. Имейте это обстоятельство в виду, если получите неожиданное сообщение об ошибке несовместимости типов в выражениях, которые, на первый взгляд, кажутся совершенно правильными.

Аналогичная ситуация возникает при выполнении операций с символьными операндами. Например, в следующем фрагменте кода требуется обратное приведение к типу char, поскольку операнды ch1 и ch2 в выражении продвигаются к типу int.

char ch1 = 'a', ch2 = 'b';
ch1 = (char) (ch1 + ch2);

Без приведения типов результат сложения операндов ch1 и ch2 будет иметь тип int, и поэтому его нельзя присвоить переменной типа char.

Продвижение типов происходит и при выполнении унарных операций, например с унарным минусом. Операнды унарных операций более мелкого типа, чем int (byte, sbyte, short и ushort), т.е. с более узким диапазоном представления чисел, продвигаются к типу int. То же самое происходит и с операндом типа char. Кроме того, если выполняется унарная операция отрицания значения типа uint, то результат продвигается к типу long.

Приведение типов можно применять и к отдельным частям крупного выражения. Это позволяет точнее управлять преобразованиями типов при вычислении выражения. Рассмотрим следующий пример программы, в которой выводятся квадратные корни чисел от 1 до 10 и отдельно целые и дробные части каждого числового результата. Для этого в данной программе применяется приведение типов, благодаря которому результат, возвращаемый методом Math.Sqrt(), преобразуется в тип int.

// Пример приведения типов в выражениях.
using System;
class CastExpr {
  static void Main() {
    double n;
    for ( n = 1.0; n <= 10; n++) {
      Console.WriteLine("Квадратный корень из {0} равен {1}",
                           n, Math.Sqrt(n));
      Console.WriteLine("Целая часть числа: {0} ",
                           (int)Math.Sqrt(n));
      Console.WriteLine("Дробная часть числа: {0} ",
                  Math.Sqrt(n) - (int)Math.Sqrt(n));
      Console.WriteLine();
    }
  }
}

Вот как выглядит результат выполнения этой программы.

Квадратный корень из 1 равен 1
Целая часть числа: 1
Дробная часть числа: 0
Квадратный корень из 2 равен 1.4142135623731
Целая часть числа: 1
Дробная часть числа: 0.414213562373095
Квадратный корень из 3
равен 1.73205080756888
Целая часть числа: 1
Дробная часть числа: 0.732050807568877
Квадратный корень из 4 равен 2
Целая часть числа: 2
Дробная часть числа: 0
Квадратный корень из 5 равен 2.23606797749979
Целая часть числа: 2
Дробная часть числа: 0.23606797749979
Квадратный корень из 6 равен 2.44948974278318
Целая чaсть числа: 2
Дробная часть числа: 0.449489742783178
Квадратный корень из 7 равен 2.64575131106459
Целая часть числа: 2
Дробная часть числа: 0.645751311064591
Квадратный корень из 8 равен 2.82842712474619
Целая часть числа: 2
Дробная часть числа: 0.82842712474619
Квадратный корень из 9 равен 3
Целая часть числа: 3
Дробная часть числа: 0
Квадратный корень из 10 равен 3.16227766016838
Целая часть числа: 3
Дробная часть числа: 0.16227766016838

Как видите, приведение результата, возвращаемого методом Math.Sqrt(), к типу int позволяет получить целую часть числа. Так, в выражении

Math.Sqrt(n) - (int) Math.Sqrt(n)

приведение к типу int дает целую часть числа, которая затем вычитается из всего числа, а в итоге получается дробная его часть. Следовательно, результат вычисления данного выражения имеет тип double. Но к типу int приводится только значение, возвращаемое вторым методом Math.Sqrt().

Оглавление книги