投射
当源类型和目标类型具有直接或间接的继承关系时,发生的类型转换属于投射。如果将子类型的一个对象转换成祖先类型,则称向上投射 (Upcast)。反之,将祖先类型的对象转换为子孙类型,则称向下投射 (Downcast)。
上图中,CA到CB、CA到CC、CA到CD、CB到CC的转换属于向下投射,而CB到CA、CC到CA、CD到CA、CC到CB的转换属于向上投射。
向上投射可以使用隐式转换,但向下投射必须使用显示转换。这是因为当发生继承关系时,子类将具有父类所有的成员(尽管父类中的private成员在子类中无法访问,但子类确实拥有这些成员),因此子类对象向父类转换时可以确保不会丢失成员,而如果父类对象向子类转换,不一定保证对象具备子类特有的成员。
需要注意的是,如果两个类型位于同一继承树中,但没有直接或间接继承关系(通常称这样的类型为“兄弟类型”或“邻居类型”,如上图中的CB和CD、CC和CD),是不允许发生任何转换的,除非重载了类型转换运算符。
下面解释一下为什么将这种类型的转换称为投射。
假设类CA中定义了一个属性、一个事件和一个方法,现在用方块表示属性、用三角表示事件、用圆圈表示方法,则可以将CA绘制为下面的图形。
假设类CB继承自CA,并定义了额外的一个属性和一个方法,则可以将CB绘制为下面的图形。
现在考虑用一个和CA形状一致的模板罩在CB类型的一个对象上,并透过模板去看这个对象(如下图所示),则可以看到对象的一个视图,并且从其中只能看到CA类中定义的成员。
这个情形符合这种转换。如果将视线想象成光线,则形成了一个光线的投射。
装箱/拆箱
当发生类型转换时,如果源类型和目标类型一个是值类型而另一个是引用类型时,将发生装箱/拆箱转换。
从值类型向引用类型的转换称为装箱,而从引用类型向值类型转换称为拆箱。
装箱时,会在堆中创建一个新的对象(作为一个“箱子”),并将值类型值复制到这个对象中(把这个值“装起来”);而拆箱时,只需将对象中的值复制到栈上。
在装箱/拆箱中,何时使用显式(隐式)转换是不确定的,取决于类型中重载了哪种转换运算符。