Система типов языка С#

Семантика присваивания

Рассмотрим присваивание:

x = e

Чтобы присваивание было допустимым, типы переменной x и выражения e должны быть согласованными. Пусть сущность x согласно объявлению принадлежит классу T. Будем говорить, что тип T основан на классе T и является базовым типом x, так что базовый тип определяется классом объявления. Пусть теперь в рассматриваемом нами присваивании выражение e связано с объектом типа T1.

Определение: тип T1 согласован по присваиванию с базовым типом T переменной x, если класс T1 является потомком класса T.

Присваивание допустимо, если и только если имеет место согласование типов. Так как все классы в языке C# - встроенные и определенные пользователем - по определению являются потомками класса Object, то отсюда и следует наш частный случай - переменным класса Object можно присваивать выражения любого типа.

Несмотря на то, что обстоятельный разговор о наследовании, родителях и потомках нам еще предстоит, лучше с самого начала понимать отношения между родительским классом и классом-потомком, отношения между объектами этих классов. Класс-потомок при создании наследует все свойства и методы родителя. Родительский класс не имеет возможности наследовать свойства и методы, создаваемые его потомками. Наследование - это односторонняя операция от родителя к потомку. Ситуация с присваиванием симметричная. Объекту родительского класса присваивается объект класса-потомка. Объекту класса-потомка не может быть присвоен объект родительского класса. Присваивание - это односторонняя операция от потомка к родителю. Одностороннее присваивание реально означает, что ссылочная переменная родительского класса может быть связана с любыми объектами, имеющими тип потомков родительского класса.

Например, пусть задан некоторый класс Parent, а класс Child - его потомок, объявленный следующим образом:

class Child:Parent {...}

Пусть теперь в некотором классе, являющемся клиентом классов Parent и Child, объявлены переменные этих классов и созданы связанные с ними объекты:

Parent p1 = new Parent(), p2 = new Parent();
Child ch1 = new Child(), ch2 = new Child();

Тогда допустимы присваивания:

p1 = p2; p2= p1; ch1=ch2; ch2 = ch1; p1 = ch1; p2 = ch2;

Но недопустимы присваивания:

ch1 = p1; ch2 = p1; ch2 = p2; ch1 = p2;

Заметьте, ситуация не столь удручающая - сын может вернуть себе переданный родителю объект, задав явное преобразование. Так что следующие присваивания допустимы:

p1 = ch1; ... ch1 = (Child)p1;

Семантика присваивания справедлива и для другого важного случая - при рассмотрении соответствия между формальными и фактическими аргументами процедур и функций. Если формальный аргумент согласно объявлению имеет тип T, а выражение, задающее фактический аргумент, имеет тип T1, то имеет место согласование типов формального и фактического аргумента, если и только если класс T1 является потомком класса T. Отсюда незамедлительно следует, что если формальный параметр процедуры принадлежит классу Object, то фактический аргумент может быть выражением любого типа.

Преобразование к типу object

Рассмотрим частный случай присваивания x = e; когда x имеет тип object. В этом случае гарантируется полная согласованность по присваиванию - выражение e может иметь любой тип. В результате присваивания значением переменной x становится ссылка на объект, заданный выражением e. Заметьте, текущим типом x становится тип объекта, заданного выражением e. Уже здесь проявляется одно из важных различий между классом и типом. Переменная, лучше сказать сущность x, согласно объявлению принадлежит классу Object, но ее тип - тип того объекта, с которым она связана в текущий момент, - может динамически изменяться.

Примеры преобразований

Перейдем к примерам. Класс Testing, содержащий примеры, представляет собой набор данных разного типа, над которыми выполняются операции, иллюстрирующие преобразования типов. Вот описание класса Testing:

using System;
namespace Types
{
	/// <summary>
	/// Класс Testing включает данные разных типов. Каждый его 
	/// открытый метод описывает некоторый пример, 
	/// демонстрирующий работу с типами.
	/// Открытые методы могут вызывать закрытые методы класса.
	/// </summary>
	public class Testing
	{
		/// <summary>
		/// набор скалярных данных разного типа.
		/// </summary>
		byte b = 255;
		int x = 11;
		uint ux = 1111;
		float y = 5.5f;
		double dy = 5.55;
		string s = "Hello!";
		string s1 = "25";
		object obj = new Object();
		// Далее идут методы класса, приводимые по ходу 
		// описания примеров
	}
}

В набор данных класса входят скалярные данные арифметического типа, относящиеся к значимым типам, переменные строкового типа и типа object, принадлежащие ссылочным типам. Рассмотрим закрытый ( private ) метод этого класса - процедуру WhoIsWho с формальным аргументом класса Object. Процедура выводит на консоль переданное ей имя аргумента, его тип и значение. Вот ее текст:

/// <summary>
/// Метод выводит на консоль информацию о типе и 
/// значении фактического аргумента. Формальный 
/// аргумент имеет тип object. Фактический аргумент 
/// может иметь любой тип, поскольку всегда 
/// допустимо неявное преобразование в тип object.
/// </summary>
/// <param name="name"> - Имя второго аргумента</param>
/// <param name="any"> - Допустим аргумент любого типа</param>
void WhoIsWho(string name, object any)
{
	Console.WriteLine("type {0} is {1} , value is {2}",
		name, any.GetType(), any.ToString());
}

Вот открытый ( public ) метод класса Testing, в котором многократно вызывается метод WhoIsWho с аргументами разного типа:

/// <summary>
/// получаем информацию о типе и значении
/// переданного аргумента - переменной или выражения
/// </summary>
public void WhoTest()
{
	WhoIsWho("x",x);
	WhoIsWho("ux",ux);
	WhoIsWho("y",y);
	WhoIsWho("dy",dy);
	WhoIsWho("s",s);
	WhoIsWho("11 + 5.55 + 5.5f",11 + 5.55 + 5.5f);
	obj = 11 + 5.55 + 5.5f;
	WhoIsWho("obj",obj);
}

Заметьте, сущность any - формальный аргумент класса Object при каждом вызове - динамически изменяет тип, связываясь с объектом, заданным фактическим аргументом. Поэтому тип аргумента, выдаваемый на консоль, - это тип фактического аргумента. Заметьте также, что наследуемый от класса Object метод GetType возвращает тип FCL, то есть тот тип, на который отражается тип языка и с которым реально идет работа при выполнении модуля. В большинстве вызовов фактическим аргументом является переменная - соответствующее свойство класса Testing, но в одном случае передается обычное арифметическое выражение, автоматически преобразуемое в объект. Аналогичная ситуация имеет место и при выполнении присваивания в рассматриваемой процедуре.

На рис. 3.1 показаны результаты вывода на консоль, полученные при вызове метода WhoTest в приведенной выше процедуре Main класса Class1.

Рис. 3.1. Вывод на печать результатов теста WhoTest