C#用户定义类型转换详解

C#用户定义类型转换是指在C#中自定义类型转换方法，允许将一个用户定义类型转换为另一个用户定义类型。本文将详细讲解C#用户定义类型转换的实现方式以及使用场景。

实现方式

首先，需要定义一个类和一个用户定义类型的方法，然后使用隐式或显式转换将用户定义类型转换为类类型。

在 C# 中，有两种类型转换方法：隐式和显式转换。

隐式转换

隐式转换是指将一个用户定义类型隐式转换为另一个用户定义类型。隐式转换方法不需要显式调用，编译器将自动执行转换。

定义隐式转换方法时需要使用 public static implicit operator 关键字，示例如下：

public class Celsius
{
    public float Temperature;

    public static implicit operator Fahrenheit(Celsius c)
    {
        return new Fahrenheit() { Temperature = (c.Temperature * 9 / 5) + 32 };
    }
}

public class Fahrenheit
{
    public float Temperature;

    public static implicit operator Celsius(Fahrenheit f)
    {
        return new Celsius() { Temperature = (f.Temperature - 32) * 5 / 9 };
    }
}

上述示例中，Celsius 类型具有一个 implicit 操作符，可以将 Celsius 类型自动转换为 Fahrenheit 类型。对于Fahrenheit 类型，同样可以定义相应的 implicit 操作符。

使用隐式转换时，以下示例中将 Celsius 类型的变量 c 赋值给 Fahrenheit 类型的变量 f：

Celsius c = new Celsius() { Temperature = 20 };
Fahrenheit f = c; // 隐式转换
Console.WriteLine($"Celsius: {c.Temperature}°C = Fahrenheit: {f.Temperature}°F");

显式转换

显式转换是指将一个用户定义类型显式转换为另一个用户定义类型。显式转换方法需要被显式调用。

定义显式转换方法时需要使用 public static explicit operator 关键字，示例如下：

public static explicit operator Kelvin(Celsius c)
{
    return new Kelvin() { Temperature = c.Temperature + 273.15f };
}

上述示例中，Celsius 类型具有一个 explicit 操作符，可以将 Celsius 类型显式转换为 Kelvin 类型。

以下示例中将 Celsius 类型的变量 c 显式转换为 Kelvin 类型的变量 k：

Celsius c = new Celsius() { Temperature = 20 };
Kelvin k = (Kelvin)c; // 显式转换
Console.WriteLine($"Celsius: {c.Temperature}°C = Kelvin: {k.Temperature}K");

使用场景

当存在两个相关的类型需要互相转换时可以使用用户定义类型转换。例如，在上述示例中，当需要将温度从华氏度转换为摄氏度或开尔文度时，可以使用隐式或显式转换来实现。

在某些情况下，使用用户定义类型转换可能会导致一些不确定性。在这种情况下，请考虑使用其他技术，例如静态方法或构造函数。

示例说明

示例一：摄氏度和华氏度间的转换

public class Celsius
{
    public float Temperature;

    public static implicit operator Fahrenheit(Celsius c)
    {
        return new Fahrenheit() { Temperature = (c.Temperature * 9 / 5) + 32 };
    }

    public static explicit operator Kelvin(Celsius c)
    {
        return new Kelvin() { Temperature = c.Temperature + 273.15f };
    }
}

public class Fahrenheit
{
    public float Temperature;

    public static implicit operator Celsius(Fahrenheit f)
    {
        return new Celsius() { Temperature = (f.Temperature - 32) * 5 / 9 };
    }

    public static explicit operator Kelvin(Fahrenheit f)
    {
        return new Kelvin() { Temperature = (f.Temperature + 459.67f) * 5 / 9 };
    }
}

public class Kelvin
{
    public float Temperature;

    public static explicit operator Celsius(Kelvin k)
    {
        return new Celsius() { Temperature = k.Temperature - 273.15f };
    }

    public static explicit operator Fahrenheit(Kelvin k)
    {
        return new Fahrenheit() { Temperature = k.Temperature * 9 / 5 - 459.67f };
    }
}

Celsius c = new Celsius() { Temperature = 20 };
Fahrenheit f = c; // 隐式转换
Kelvin k = (Kelvin)c; // 显式转换
Console.WriteLine($"Celsius: {c.Temperature}°C = Fahrenheit: {f.Temperature}°F = Kelvin: {k.Temperature}K");

示例二：颜色转换

public class Color
{
    public byte R { get; set; }
    public byte G { get; set; }
    public byte B { get; set; }

    public static explicit operator HexColor(Color c)
    {
        return new HexColor() { Hex = $"#{c.R:X2}{c.G:X2}{c.B:X2}" };
    }
}

public class HexColor
{
    public string Hex { get; set; }

    public static explicit operator Color(HexColor hc)
    {
        byte[] bytes = new byte[3];
        for (int i = 0; i < 3; i++)
        {
            bytes[i] = Convert.ToByte(hc.Hex.Substring(i * 2 + 1, 2), 16);
        }
        return new Color() { R = bytes[0], G = bytes[1], B = bytes[2] };
    }
}

Color color = new Color() { R = 255, G = 0, B = 0 };
HexColor hexColor = (HexColor)color; // 显式转换
Color newColor = (Color)hexColor; // 显式转换
Console.WriteLine($"Color: ({color.R}, {color.G}, {color.B}) = Hex: {hexColor.Hex} = Color: ({newColor.R}, {newColor.G}, {newColor.B})");

以上示例中，定义了一个 Color 类和一个 HexColor 类，并实现了这两个类之间的显式转换。在使用显式转换时，Color 类型会被转换为 HexColor 类型，HexColor 类型会被转换为 Color 类型。在示例中，将红色的 Color 类型的变量 color 转换为 HexColor 类型的变量 hexColor，然后再将 hexColor 变量转换为 Color 类型的变量 newColor，最终将 newColor 的颜色值输出。

以上是C#用户定义类型转换的详细教程，希望能够帮助到你。