詳談C#和.NET中的類型轉換
最近由于編程的需要，對 C# 的類型轉換做了一些研究，其內容涉及 C# 的裝箱/拆箱/別名、數值類型間相互轉換、字符的 ASCII 碼和 Unicode 碼、數值字符串和數值之間的轉換、字符串和字符數組/字節數組之間的轉換、各種數值類型和字節數組之間的轉換、十六進制數輸出以及日期型數據的一些轉換處理，在這里與大家分享。
1. 裝箱、拆箱還是別名
許多 C#.NET 的書上都有介紹 int -> Int32 是一個裝箱的過程，反之則是拆箱的過程。許多其它變量類型也是如此，如：short <-> Int16，long <-> Int64 等。對于一般的程序員來說，大可不必去了解這一過程，因為這些裝箱和拆箱的動作都是可以自動完成的，不需要寫代碼進行干預。但是我們需要記住這些類型之間的關系，所以，我們使用“別名”來記憶它們之間的關系。
C# 是全面向對象的語言，比 Java 的面向對象都還徹底——它把簡單數據類型通過默認的裝箱動作封裝成了類。Int32、Int16、Int64 等就是相應的類名，而那些我們熟悉的、簡單易記的名稱，如 int、short、long 等，我們就可以把它稱作是 Int32、Int16、Int64 等類型的別名。
那么除了這三種類型之外，還有哪些類有“別名”呢？常用的有如下一些：
- bool -> System.Boolean (布爾型，其值為 true 或者 false)
- char -> System.Char (字符型，占有兩個字節，表示 1 個 Unicode 字符)
- byte -> System.Byte (字節型，占 1 字節，表示 8 位正整數，范圍 0 ~ 255)
- sbyte -> System.SByte (帶符號字節型，占 1 字節，表示 8 位整數，范圍 -128 ~ 127)
- ushort -> System.UInt16 (無符號短整型，占 2 字節，表示 16 位正整數，范圍 0 ~ 65,535)
- uint -> System.UInt32 (無符號整型，占 4 字節，表示 32 位正整數，范圍 0 ~ 4,294,967,295)
- ulong -> System.UInt64 (無符號長整型，占 8 字節，表示 64 位正整數，范圍 0 ~ 大約 10 的 20 次方)
- short -> System.Int16 (短整型，占 2 字節，表示 16 位整數，范圍 -32,768 ~ 32,767)
- int -> System.Int32 (整型，占 4 字節，表示 32 位整數，范圍 -2,147,483,648 到 2,147,483,647)
- long -> System.Int64 (長整型，占 8 字節，表示 64 位整數，范圍大約 -(10 的 19) 次方 到 10 的 19 次方)
- float -> System.Single (單精度浮點型，占 4 個字節)
- double -> System.Double (雙精度浮點型，占 8 個字節)
我們可以用下列代碼做一個實驗：
- private void TestAlias() {
- // this.textBox1 是一個文本框，類型為 System.Windows.Forms.TextBox
- // 設計中已經將其 Multiline 屬性設置為 true
- byte a = 1; char b = 'a'; short c = 1;
- int d = 2; long e = 3; uint f = 4; bool g = true;
- this.textBox1.Text = "";
- this.textBox1.AppendText("byte -> " + a.GetType().FullName + "\n");
- this.textBox1.AppendText("char -> " + b.GetType().FullName + "\n");
- this.textBox1.AppendText("short -> " + c.GetType().FullName + "\n");
- this.textBox1.AppendText("int -> " + d.GetType().FullName + "\n");
- this.textBox1.AppendText("long -> " + e.GetType().FullName + "\n");
- this.textBox1.AppendText("uint -> " + f.GetType().FullName + "\n");
- this.textBox1.AppendText("bool -> " + g.GetType().FullName + "\n");
- }
在窗體中新建一個按鈕，并在它的單擊事件中調用該 TestAlias() 函數，我們將看到運行結果如下：
- byte -> System.Byte
- char -> System.Char
- short -> System.Int16
- int -> System.Int32
- long -> System.Int64
- uint -> System.UInt32
- bool -> System.Boolean
這足以說明各別名對應的類！
2. 數值類型之間的相互轉換
這里所說的數值類型包括 byte, short, int, long, fload, double 等，根據這個排列順序，各種類型的值依次可以向后自動進行轉換。舉個例來說，把一個 short 型的數據賦值給一個 int 型的變量，short 值會自動行轉換成 int 型值，再賦給 int 型變量。如下例：
- private void TestBasic() {
- byte a = 1; short b = a; int c = b;
- long d = c; float e = d; double f = e;
- this.textBox1.Text = "";
- this.textBox1.AppendText("byte a = " + a.ToString() + "\n");
- this.textBox1.AppendText("short b = " + b.ToString() + "\n");
- this.textBox1.AppendText("int c = " + c.ToString() + "\n");
- this.textBox1.AppendText("long d = " + d.ToString() + "\n");
- this.textBox1.AppendText("float e = " + e.ToString() + "\n");
- this.textBox1.AppendText("double f = " + f.ToString() + "\n");
- }
譯順利通過，運行結果是各變量的值均為 1；當然，它們的類型分別還是 System.Byte 型……System.Double 型。現在我們來試試，如果把賦值的順序反過來會怎么樣呢？在 TestBasic() 函數中追加如下語句：
- int g = 1;
- short h = g;
- this.textBox1.AppendText("h = " + h.ToString() + "\n");
結果編譯報錯：
G:\Projects\Visual C#\Convert\Form1.cs(118): 無法將類型“int”隱式轉換為“short”
其中，Form1.cs 的 118 行即 short h = g 所在行。
這個時候，如果我們堅持要進行轉換，就應該使用強制類型轉換，這在 C 語言中常有提及，就是使用“(類型名) 變量名”形式的語句來對數據進行強制轉換。如上例修改如下：
- short g = 1;
- byte h = (byte) g; // 將 short 型的 g 的值強制轉換成 short 型后再賦給變量 h
- this.textBox1.AppendText("h = " + h.ToString() + "\n");
編譯通過，運行結果輸出了 h = 1，轉換成功。
但是，如果我們使用強制轉換，就不得不再考慮一個問題：short 型的范圍是 -32768 ~ 23767，而 byte 型的范圍是 0 ~ 255，那么，如果變量 g 的大小超過了 byte 型的范圍又會出現什么樣的情況呢？我們不妨再一次改寫代碼，將值改為 265，比 255 大 10
- short g = 265; //265 = 255 + 10
- byte h = (byte) g;
- this.textBox1.AppendText("h = " + h.ToString() + "\n");
編譯沒有出錯，運行結果卻不是 h = 265，而是 h = 9。
因此，我們在進行轉換的時候，應當注意被轉換的數據不能超出目標類型的范圍。這不僅體現在多字節數據類型(相對，如上例的 short) 轉換為少字節類型(相對，如上例的 byte) 時，也體現在字節數相同的有符號類型和無符號類型之間，如將 byte 的 129 轉換為 sbyte 就會溢出。這方面的例子大同小異，就不詳細說明了。
3. 字符的 ASCII 碼和 Unicode 碼
很多時候我們需要得到一個英文字符的 ASCII 碼，或者一個漢字字符的 Unicode 碼，或者從相關的編碼查詢它是哪一個字符的編碼。很多人，尤其是從 VB 程序序轉過來學 C# 的人，會報怨 C# 里為什么沒有提供現成的函數來做這個事情——因為在 VB 中有 Asc() 函數和 Chr() 函數用于這類轉換。
但是如果你學過 C，你就會清楚，我們只需要將英文字符型數據強制轉換成合適的數值型數據，就可以得到相應的 ASCII 碼；反之，如果將一個合適的數值型數據強制轉換成字符型數據，就可以得到相應的字符。
C# 中字符的范圍擴大了，不僅包含了單字節字符，也可以包含雙字節字符，如中文字符等。而在字符和編碼之間的轉換，則仍延用了 C 語言的做法——強制轉換。不妨看看下面的例子
- private void TestChar() {
- char ch = 'a'; short ii = 65;
- this.textBox1.Text = "";
- this.textBox1.AppendText("The ASCII code of \'" + ch + "\' is: " + (short) ch + "\n");
- this.textBox1.AppendText("ASCII is " + ii.ToString() + ", the char is: " + (char) ii + "\n");
- char cn = '中'; short uc = 22478;
- this.textBox1.AppendText("The Unicode of \'" + cn + "\' is: " + (short) cn + "\n");
- this.textBox1.AppendText("Unicode is " + uc.ToString() + ", the char is: " + (char) uc + "\n");
- }
它的運行結果是
- The ASCII code of 'a' is: 97
- ASCII is 65, the char is: A
- The Unicode of '中' is: 20013
- Unicode is 22478, the char is: 城
從這個例子中，我們便能非常清楚的了解——通過強制轉換，可以得以字符的編碼，或者得到編碼表示的字符。如果你需要的不是 short 型的編碼，請參考第 1 條進行轉換，即可得到 int 等類型的編碼值。
4. 數值字符串和數值之間的轉換
首先，我們得搞明白，什么是數值字符串。我們知道，在 C# 中，字符串是用一對雙引號包含的若干字符來表示的，如 "123"。而 "123" 又相對特殊，因為組成該字符串的字符都是數字，這樣的字符串，就是數值字符串。在我們的眼中，這即是一串字符，也是一個數，但計算機卻只認為它是一個字符串，不是數。因此，我們在某些時候，比如輸入數值的時候，把字符串轉換成數值；而在另一些時候，我們需要相反的轉換。
將數值轉換成字符串非常簡單，因為每一個類都有一個 void ToString() 方法。所有數值型的 void ToString() 方法都能將數據轉換為數值字符串。如 123.ToSting() 就將得到字符串 "123"。
那么反過來，將數值型字符串轉換成數值又該怎么辦呢？我們仔細查找一下，會發現 short, int, float 等數值類型均有一個 static Parse() 函數。這個函數就是用來將字符串轉換為相應數值的。我們以一個 float 類型的轉換為例： float f = float.Parse("543.21"); 其結果 f 的值為 543.21F。當然，其它的數值類型也可以使用同樣的方法進行轉換，下面的例子可以更明確的說明轉換的方法：
- private void TestStringValue() {
- float f = 54.321F;
- string str = "123";
- this.textBox1.Text = "";
- this.textBox1.AppendText("f = " + f.ToString() + "\n");
- if (int.Parse(str) == 123) {
- this.textBox1.AppendText("str convert to int successfully.");
- } else {
- this.textBox1.AppendText("str convert to int failed.");
- }
- }
運行結果：
- f = 54.321
- str convert to int successfully.
5. 字符串和字符數組之間的轉換
字符串類 System.String 提供了一個 void ToCharArray() 方法，該方法可以實現字符串到字符數組的轉換。如下例：
- private void TestStringChars() {
- string str = "mytest";
- char[] chars = str.ToCharArray();
- this.textBox1.Text = "";
- this.textBox1.AppendText("Length of \"mytest\" is " + str.Length + "\n");
- this.textBox1.AppendText("Length of char array is " + chars.Length + "\n");
- this.textBox1.AppendText("char[2] = " + chars[2] + "\n");
- }
例中以對轉換轉換到的字符數組長度和它的一個元素進行了測試，結果如下：
- Length of "mytest" is 6
- Length of char array is 6
- char[2] = t
可以看出，結果完全正確，這說明轉換成功。那么反過來，要把字符數組轉換成字符串又該如何呢？
我們可以使用 System.String 類的構造函數來解決這個問題。System.String 類有兩個構造函數是通過字符數組來構造的，即 String(char[]) 和 String[char[], int, int)。后者之所以多兩個參數，是因為可以指定用字符數組中的哪一部分來構造字符串。而前者則是用字符數組的全部元素來構造字符串。我們以前者為例，在 TestStringChars() 函數中輸入如下語句：
- char[] tcs = {'t', 'e', 's', 't', ' ', 'm', 'e'};
- string tstr = new String(tcs);
- this.textBox1.AppendText("tstr = \"" + tstr + "\"\n");
運行結果輸入 tstr = "test me"，測試說明轉換成功。
實際上，我們在很多時候需要把字符串轉換成字符數組只是為了得到該字符串中的某個字符。如果只是為了這個目的，那大可不必興師動眾的去進行轉換，我們只需要使用 System.String 的 [] 運算符就可以達到目的。請看下例，再在 TestStringChars() 函數中加入如如下語名：
- char ch = tstr[3];
- this.textBox1.AppendText("\"" + tstr + "\"[3] = " + ch.ToString());
正確的輸出是 "test me"[3] = t，經測試，輸出正確。
#p#
6. 字符串和字節數組之間的轉換
如果還想從 System.String 類中找到方法進行字符串和字節數組之間的轉換，恐怕你會失望了。為了進行這樣的轉換，我們不得不借助另一個類：System.Text.Encoding。該類提供了 bye[] GetBytes(string) 方法將字符串轉換成字節數組，還提供了 string GetString(byte[]) 方法將字節數組轉換成字符串。
system.Text.Encoding 類似乎沒有可用的構造函數，但我們可以找到幾個默認的 Encoding，即 Encoding.Default(獲取系統的當前 ANSI 代碼頁的編碼)、Encoding.ASCII(獲取 7 位 ASCII 字符集的編碼)、Encoding.Unicode(獲取采用 Little-Endian 字節順序的 Unicode 格式的編碼)、Encoding.UTF7(獲取 UTF-7 格式的編碼)、Encoding.UTF8(獲取 UTF-8 格式的編碼) 等。這里主要說說 Encoding.Default 和 Encoding.Unicode 用于轉換的區別。
在字符串轉換到字節數組的過程中，Encoding.Default 會將每個單字節字符，如半角英文，轉換成 1 個字節，而把每個雙字節字符，如漢字，轉換成 2 個字節。而 Encoding.Unicode 則會將它們都轉換成兩個字節。我們可以通過下列簡單的了解一下轉換的方法，以及使用 Encoding.Default 和 Encodeing.Unicode 的區別：
- private void TestStringBytes() {
- string s = "C#語言";
- byte[] b1 = System.Text.Encoding.Default.GetBytes(s);
- byte[] b2 = System.Text.Encoding.Unicode.GetBytes(s);
- string t1 = "", t2 = "";
- foreach (byte b in b1) {
- t1 += b.ToString("") + " ";
- }
- foreach (byte b in b2) {
- t2 += b.ToString("") + " ";
- }
- this.textBox1.Text = "";
- this.textBox1.AppendText("b1.Length = " + b1.Length + "\n");
- this.textBox1.AppendText(t1 + "\n");
- this.textBox1.AppendText("b2.Length = " + b2.Length + "\n");
- this.textBox1.AppendText(t2 + "\n");
- }
運行結果如下，不說詳述，相信大家已經明白了。
- b1.Length = 6
- 67 35 211 239 209 212
- b2.Length = 8
- 67 0 35 0 237 139 0 138
將字節數組轉換成字符串，使用 Encoding 類的 string GetString(byte[]) 或 string GetString(byte[], int, int) 方法，具體使用何種 Encoding 還是由編碼決定。在 TestStringBytes() 函數中添加如下語句作為實例：
- byte[] bs = {97, 98, 99, 100, 101, 102};
- string ss = System.Text.Encoding.ASCII.GetString(bs);
- this.textBox1.AppendText("The string is: " + ss + "\n");
運行結果為：The string is: abcdef
7. 各種數值類型和字節數組之間的轉換
在第 1 條中我們可以查到各種數值型需要使用多少字節的空間來保存數據。將某種數值類型的數據轉換成字節數組的時候，得到的一定是相應大小的字節數組；同樣，需要把字節數組轉換成數值類型，也需要這個字節數組大于相應數值類型的字節數。
現在介紹此類轉換的主角：System.BitConverter。該類提供了 byte[] GetBytes(...) 方法將各種數值類型轉換成字節數組，也提供了 ToInt32、ToInt16、ToInt64、ToUInt32、ToSignle、ToBoolean 等方法將字節數組轉換成相應的數值類型。
由于這類轉換通常只是在需要進行較細微的編碼/解碼操作時才會用到，所以這里就不詳細敘述了，僅把 System.BitConverter 類介紹給大家。
8. 轉換成十六進制
任何數據在計算機內部都是以二進制保存的，所以進制與數據的存儲無關，只與輸入輸出有關。所以，對于進制轉換，我們只關心字符串中的結果。
在上面的第 4 條中提到了 ToString() 方法可以將數值轉換成字符串，不過在字符串中，結果是以十進制顯示的。現在我們帶給它加一些參數，就可以將其轉換成十六進制——使用 ToString(string) 方法。
這里需要一個 string 類型的參數，這就是格式說明符。十六進制的格式說明符是 "x" 或者 "X"，使用這兩種格式說明符的區別主要在于 A-F 六個數字："x" 代表 a-f 使用小寫字母表示，而 "X" 而表示 A-F 使用大字字母表示。如下例：
- private void TestHex() {
- int a = 188;
- this.textBox1.Text = "";
- this.textBox1.AppendText("a(10) = " + a.ToString() + "\n");
- this.textBox1.AppendText("a(16) = " + a.ToString("x") + "\n");
- this.textBox1.AppendText("a(16) = " + a.ToString("X") + "\n");
- }
運行結果如下：
- a(10) = 188
- a(16) = bc
- a(16) = BC
這時候，我們可能有另一種需求，即為了顯示結果的整齊，我們需要控制十六進制表示的長度，如果長度不夠，用前導的 0 填補。解決這個問題，我們只需要在格式說明符“x”或者“X”后寫上表示長度的數字就行了。比如，要限制在 4 個字符的長度，可以寫成“X4”。在上例中追加一句：
- this.textBox1.AppendText("a(16) = " + a.ToString("X4") + "\n");
其結果將輸出 a(16) = 00BC。
現在，我們還要說一說如何將一個表示十六進制數的字符串轉換成整型。這一轉換，同樣需要借助于 Parse() 方法。這里，我需要 Parse(string, System.Globalization.NumberStyles) 方法。第一個參數是表示十六進制數的字符串，如“AB”、“20”(表示十進制的 32) 等。
第二個參數 System.Globalization.NumberStyles 是一個枚舉類型，用來表示十六進制的枚舉值是 HexNumber。因此，如果我們要將“AB”轉換成整型，就應該這樣寫：int b = int.Parse("AB", System.Globalization.NumberStyles.HexNumber)，最后得到的 b 的值是 171。
9. 日期型數據和長整型數據之間的轉換
為什么要將日期型數據轉換為長整型數據呢？原因很多，但就我個人來說，經常將它用于數據庫的日期存儲。由于各種數據庫對日期型的定義和處理是不一樣的，各種語言對日期型數據的定義的處理也各不相同，因為，我寧愿將日期型數據轉換成長整型再保存到數據庫中。雖然也可以使用字符串來保存，但使用字符串也會涉及到許多問題，如區域等問題，而且，它需要比保存長整型數據更多的空間。
日期型數據，在 C# 中的參與運算的時候，應該也是轉換為長整型數據來運算的。它的長整型值是自 0001 年 1 月 1 日午夜 12:00 以來所經過時間以 100 毫微秒為間隔表示時的數字。這個數在 C# 的 DateTime 中被稱為 Ticks(刻度)。DateTime 類型有一個名為 Ticks 的長整型只讀屬性，就保存著這個值。如此，要從一個 DataTime 型數據得到 long 型值就非常簡單了，只需要讀出 DataTime 對象的 Ticks 值即可，如：
- long longDate = DateTime.Now.Ticks;
DateTime 的構造函數中也提供了相應的，從長整型數據構造 DateTime 型數據的函數：DateTime(long)。如：
- DateTime theDate = new DateTime(longDate);
但這樣對于很多 VB6 程序員來說，是給他們出了一道難題，因為 VB6 中的日期型數據內部是以 Double 型表示的，將其轉換為長整型后得到的僅僅是日期，而沒有時間。如何協調這兩種日期類型呢？
System.DateTime 提供了 double ToOADate() 和 static DateTime FromOADate(double) 兩個函數來解決這個問題。前者將當前對象按原來的 double 值輸出，后者則從一個 double 值獲得一個 System.DateTime 對象。舉例如下：
- private void TestDateTimeLong() {
- double doubleDate = DateTime.Now.ToOADate();
- DateTime theDate = DateTime.FromOADate(doubleDate);
- this.textBox1.Text = "";
- this.textBox1.AppendText("Double value of now: " + doubleDate.ToString() + "\n");
- this.textBox1.AppendText("DateTime from double value: " + theDate.ToString() + "\n");
- }
運行結果：
- Double value of now: 37494.661541713
- DateTime from double value: 2002-8-26 15:52:37
10. 格式化日期型數據
編程的過程中，通常需要將日期型數據按照一定的格式輸出，當然，輸出結果肯定是字符串。為此，我們需要使用 System.DateTime 類的 ToString() 方法，并為其指定格式字符串。
MSDN 中，System.Globalization.DateTimeFormatInfo 類的概述里對模式字符串有非常詳細的說明，因此，這里我只對常用的一些格式進行說明，首先請看下表：
- d:月中的某一天 一位數的日期沒有前導零
- dd：月中的某一天 一位數的日期有一個前導零
- ddd：周中某天的縮寫名稱 在 AbbreviatedDayNames 中定義
- dddd：周中某天的完整名稱 在 DayNames 中定義
- M：月份數字 一位數的月份沒有前導零
- MM：月份數字 一位數的月份有一個前導零
- MMM：月份的縮寫名稱 在 AbbreviatedMonthNames 中定義
- MMMM：月份的完整名稱 在MonthNames 中定義
- y：不包含紀元的年份 如果不包含紀元的年份小于 10，則顯示不具有前導零的年份
- yy：不包含紀元的年份 如果不包含紀元的年份小于 10，則顯示具有前導零的年份
- yyyy：包括紀元的四位數的年份
- h：12 小時制的小時 一位數的小時數沒有前導零
- hh：12 小時制的小時 一位數的小時數有前導零
- H：24 小時制的小時 一位數的小時數沒有前導零
- HH：24 小時制的小時 一位數的小時數有前導零
- m：分鐘 一位數的分鐘數沒有前導零
- mm：分鐘 一位數的分鐘數有一個前導零
- s：秒 一位數的秒數沒有前導零
- ss：秒 一位數的秒數有一個前導零
為了便于大家的理解，不妨試試下面的程序：
- private void TestDateTimeToString() {
- DateTime now = DateTime.Now;
- string format;
- this.textBox1.Text = "";
- format = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
- this.textBox1.AppendText(format + ": " + now.ToString(format) + "\n");
- format = "yy年M日d日";
- this.textBox1.AppendText(format + ": " + now.ToString(format) + "\n");
- }
這段程序將輸出結果：
- yyyy-MM-dd HH:mm:ss: 2002-08-26 17:03:04
- yy年M日d日: 02年8日26日
這時候，又出現一個問題，如果要輸出的文本信息中包含格式字符怎么辦？如
- format = "year: yyyy, month: MM, day: dd";
- this.textBox1.AppendText(now.ToString(format) + "\n");
將輸出：
2ear: 2002, 4on下5: 08, 26a2: 26
這并不是我想要的結果，怎么辦呢？有辦法——
- format = "\"year\": yyyy, \'month\': MM, \'day\': dd";
- this.textBox1.AppendText(now.ToString(format) + "\n");
看，這次運行結果對了：
year: 2002, month: 08, day: 26
可以看出，只需要使用單引號或者雙引號將文本信息括起來就好。
如果文本信息中包含雙引號或者單引號又怎么辦呢？這個問題，請讀者們動動腦筋吧！
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