Язык программирования C#9 и платформа .NET5 - Эндрю Троелсен

Сужающие и расширяющие преобразования типов данных

Теперь, когда вы понимаете, как работать с внутренними типами данных С#, давайте рассмотрим связанную тему преобразования типов данных. Создайте новый проект консольного приложения по имени TypeConversions и добавьте его в свое решение. Приведите код к следующему виду:

using System;

Console.WriteLine("***** Fun with type conversions *****");

// Сложить две переменные типа short и вывести результат.

short numb1 = 9, numb2 = 10;

Console.WriteLine("{0} + {1} = {2}",

  numb1, numb2, Add(numb1, numb2));

Console.ReadLine();

static int Add(int x, int y)

{

  return x + y;

}

Легко заметить, что метод Add() ожидает передачи двух параметров int. Тем не менее, в вызывающем коде ему на самом деле передаются две переменные типа short. Хотя это может выглядеть похожим на несоответствие типов данных, программа компилируется и выполняется без ошибок, возвращая ожидаемый результат 19.

Причина, по которой компилятор считает такой код синтаксически корректным, связана с тем, что потеря данных в нем невозможна. Из-за того, что максимальное значение для типа short (32 767) гораздо меньше максимального значения для типа int (2 147 483 647), компилятор неявно расширяет каждое значение short до типа int. Формально термин расширение используется для определения неявного восходящего приведения которое не вызывает потерю данных.

На заметку! Разрешенные расширяющие и сужающие (обсуждаются далее) преобразования, поддерживаемые для каждого типа данных С#, описаны в разделе "Type Conversion Tables in .NET" ("Таблицы преобразования типов в .NET") документации по .NET Core.

Несмотря на то что неявное расширение типов благоприятствовало в предыдущем примере, в других ситуациях оно может стать источником ошибок на этапе компиляции. Например, пусть для переменных numb1 и numb2 установлены значения, которые (при их сложении) превышают максимальное значение типа short. Кроме того, предположим, что возвращаемое значение метода Add() сохраняется в новой локальной переменной short, а не напрямую выводится на консоль.

static void Main(string[] args)

{

  Console.WriteLine("***** Fun with type conversions *****");

  // Следующий код вызовет ошибку на этапе компиляции!

  short numb1 = 30000, numb2 = 30000;

  short answer = Add(numb1, numb2);

  Console.WriteLine("{0} + {1} = {2}",

    numb1, numb2, answer);

  Console.ReadLine();

}

В данном случае компилятор сообщит об ошибке:

Cannot implicitly convert type 'int' to 'short'. An explicit conversion exists (are you missing a cast?)

He удается неявно преобразовать тип int в short. Существует явное преобразование (возможно, пропущено приведение)

Проблема в том, что хотя метод Add() способен возвратить значение int, равное 60 000 (которое умещается в допустимый диапазон для System.Int32), это значение не может быть сохранено в переменной short, потому что выходит за пределы диапазона допустимых значений для типа short. Выражаясь формально, среде CoreCLR не удалось применить сужающую операцию. Нетрудно догадаться, что сужающая операция является логической противоположностью расширяющей операции, поскольку предусматривает сохранение большего значения внутри переменной типа данных с меньшим диапазоном допустимых значений.

Важно отметить, что все сужающие преобразования приводят к ошибкам на этапе компиляции, даже когда есть основание полагать, что такое преобразование должно пройти успешно. Например, следующий код также вызовет ошибку при компиляции:

// Снова ошибка на этапе компиляции!

static void NarrowingAttempt()

{

  byte myByte = 0;

  int myInt = 200;

  myByte = myInt;

  Console.WriteLine("Value of myByte: {0}", myByte);

}

Здесь значение, содержащееся в переменной типа int(myInt), благополучно умещается в диапазон допустимых значений для типа byte; следовательно, можно было бы ожидать, что сужающая операция не должна привести к ошибке во время выполнения. Однако из-за того, что язык C# создавался с расчетом на безопасность в отношении типов, все-таки будет получена ошибка на этапе компиляции.

Если нужно проинформировать компилятор о том, что вы готовы мириться с возможной потерей данных из-за сужающей операции, тогда потребуется применить явное приведение, используя операцию приведения () языка С#. Взгляните на показанную далее модификацию класса Program:

class Program

{

  static void Main(string[] args)

  {

    Console.WriteLine("***** Fun with type conversions *****");

    short numb1 = 30000, numb2 = 30000;

    // Явно привести int к short (и разрешить потерю данных).

    short answer = (short)Add(numb1, numb2);

    Console.WriteLine("{0} + {1} = {2}",

      numb1, numb2, answer);

    NarrowingAttempt();

    Console.ReadLine();

  }

  static int Add(int x, int y)

  {

    return x + y;

  }

  static void NarrowingAttempt()

  {

    byte myByte = 0;

    int myInt = 200;

    // Явно привести int к byte (без потери данных).

    myByte = (byte)myInt;

    Console.WriteLine("Value of myByte: {0}", myByte);

  }

}

Теперь компиляция кода проходит успешно, но результат сложения оказывается совершенно неправильным:

***** Fun with type conversions *****

30000 + 30000 = -5536

Value of myByte: 200

Как вы только что удостоверились, явное приведение заставляет компилятор применить сужающее преобразование, даже когда оно может вызвать потерю данных. В случае метода NarrowingAttempt() это не было проблемой, т.к. значение 200 умещалось в диапазон допустимых значений для типа byte. Тем не менее, в ситуации со сложением двух значений типа short внутри Main() конечный результат получился полностью неприемлемым (30000 + 30000 = -5536?).

Для построения приложений, в которых потеря данных не допускается, язык C# предлагает ключевые слова checked и unchecked, которые позволяют гарантировать, что потеря данных не останется необнаруженной.

Использование ключевого слова checked

Давайте начнем с выяснения роли ключевого слова checked. Предположим, что в класс Program добавлен новый метод, который пытается просуммировать две переменные типа byte, причем каждой из них было присвоено значение, не превышающее допустимый максимум (255). По идее после сложения значений этих двух переменных (с приведением результата int к типу byte) должна быть получена