为啥将数组拆箱为不正确的类型不会在 C# 中引发异常？ [复制]

Posted 2023-04-13

【中文标题】为啥将数组拆箱为不正确的类型不会在 C# 中引发异常？ [复制]

【英文标题】：Why does unboxing array to an incorrect type not throw an exception in C#? [duplicate]为什么将数组拆箱为不正确的类型不会在 C# 中引发异常？ [复制]

【发布时间】：2021-11-24 22:03:55

【问题描述】：

值和数组的转换和拆箱存在奇怪的不一致：

var us = new uint[]  1, 2, 3 ;

var i1 = (int)us[0];                 // direct value to value: works
var i2 = (int)(object)us[0];         // unboxing value to value: compiles, throws at runtime
var is1 = (int[])u;                  // direct array to array: does not compile
var is2 = (int[])(object)u;          // unboxing array to array: works!

is2.GetType().Name                   // UInt32[]

为什么在禁止直接转换的情况下允许数组拆箱？

【问题讨论】：

这基本上是 C# 语言规则允许的内容和 CLR 允许的内容之间的区别。这是一个不幸的阻抗不匹配:(

它不是uint 大于int 因此它不应该工作，因为目前编译器没有每个成员的值

同意@JonSkeet。请注意，您可以举一个更糟糕的例子。比如，将us 的定义更改为new unit[] 3000000001u, 3000000002u, 3000000003u （选择的数字介于2**31 和2**32 之间，这样它们对于没有符号的32 位整数来说是可以的，但对于32 位有符号整数）。

也尝试阅读Why does "int[] is uint[] == true" in C# 和其他线程，看看相关的惊喜也源于不幸的问题，即 C# 语言和 .NET 运行时不同意 int[] 和 @ 987654331@是否兼容。

尝试更好的链接：Why does "int[] is uint[] == true" in C#

【参考方案1】：

为什么在禁止直接转换的情况下允许数组拆箱？

如果你做(int[])(object)us，你就是在做两次转换，both of which are allowed by C#：

从uint[] 到object（您可以将任何引用类型转换为object） 从object 到int[]（您可以从object 转换为任何引用类型）

因此(int[])(object)us 编译。

如果您执行(int[])us，您将执行从int[] 到uint[] 的单次转换，这是C# 不允许的。根据 C# 规范，如果 T 和 U 是引用类型，则只能从 T[] 转换为 U[]，并且您可以从 T 转换为 U。 int 和 uint 都不满足这两个条件，所以 (int[])us 不会编译。

在运行时，检查从uint[] 到int[] 的转换，看它是成功还是失败。 CLR 确实允许这样做。请参阅CLR spec 的第 I.8.7.1 节。

当且仅当以下至少一项成立时，签名类型 T 与签名类型 U 兼容。

[...]

T 是一个秩为 r 且元素类型为 V 的数组，U 是一个秩为 r 和元素类型为 W 相同的数组，V 是与 W 的数组元素兼容的数组。

[...]

签名类型 T 与签名类型 U 是数组元素兼容的，当且仅当 T 具有底层类型 V 并且 U 具有底层类型 W 并且：

V 与 W 兼容；或 V 和 W 具有相同的缩减类型。

而int和uint的“缩减类型”都是int。

这就是(int[])(object)us 在运行时成功的原因。

另请注意，将us 转换为object 不是“装箱”。这里的一切都是引用类型。您只是在更改引用的类型。

【讨论】：

您可以使用类似以下的方法来（向下）强制转换对数组类型的引用，而不允许出现以下情况：（A）运行时类型和被强制转换的类型是数组类型整数，但一个是有符号的，另一个是无符号的。 (B) 这两种类型涉及整数类型和枚举类型，或者两种不同的枚举类型。 (C) 强制转换仅对 C# 的 病态数组协方差 和运行时有效（数组协方差是“病态的”，因为数组是读写的，而不是只读的，所以协方差是没有声音）。这里：

static T[] PedanticDowncastToArray<T>(object obj) if (obj is T[] arr && arr.GetType() == typeof(T[])) return arr; throw new ArgumentException($"The argument 'obj' is not precisely an instance of a one-dimensional array with element type 'typeof(T)'.", nameof(obj));