如何在 C# 中将父级转换为子级

Question

前几天在一次采访中，我被要求解释以下案例：

public class Parent
{

}
public class Child:Parent
{

}

案例1：

Parent p = new Child();
    var c = (Child)p;

案例2：

    Parent p = new Parent();
    var c = (Child)p;

我说case1有效，case2无效，但他问：

为什么 case2 无效，而 p 变量在 case1 和 case2 是Parent 类的类型吗？

在 case2 中，我们通过以下消息得到运行时异常：

无法将“父”类型的对象转换为“子”类型

虽然在case1 p 变量也是Parent 类的类型。

他要我从stack 和heap 记忆的角度来解释。

你有什么想法吗？

更新：

面试官误导我的地方正是他在两种情况下都说p 是“父”类的类型，根据答案，两个变量的静态类型都是“父”，但在运行时它们有不同的类型，真正重要的是运行时类型。

Answer 1

您必须区分变量的静态类型（编译时已知的类型）和分配给变量的对象引用的运行时类型。

p 的静态类型在这两种情况下都是Parent，因为它被声明为Parent p。不管你分配什么。你甚至可以分配它null。

赋值后p的值的运行时类型在第一种情况下是Child，在第二种情况下是Parent。 p 是否为 null 将无法确定。

可以将Child 分配给Parent，因为Child 类派生自Parent。因此，Child 是 Parent（在 OO 术语中）。

但是，Parent 不是Child，因为它不是从它派生的。因此，在第二种情况下，您不能将p 转换为Child。在第一种情况下，转换是有效的，因为您将对象转换为其实际运行时类型。它告诉编译器，我知道分配给Parent 变量的这个对象是Child，所以，请把它当作Child。这不涉及任何转换；但是，如果不允许强制转换，则会执行运行时检查，可能会引发异常。

你被要求从堆栈和堆内存的角度来解释它。很抱歉，但这与堆栈或堆内存完全无关。它与继承规则和赋值兼容性有关。

当然，这里我们处理的是引用类型（类）。这允许我们从Parent 派生Child。这对于值类型（结构）是不可能的。重点是引用类型与值类型，而不是堆与堆栈，这是一个实现细节。顺便说一句，类中的值类型（结构）字段也将存储在堆上。

另请参阅：The Stack Is An Implementation Detail, Part One 和 Two（Eric Lippert 的博客）

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您没有要求它，但转换为派生类型通常会先进行类型测试，因为您通常事先不知道运行时类型。假设Child 类添加了一个新方法DriveParentsToDespair()（只有孩子可以这样做）。然后您可以使用Type testing with pattern matching 测试类型并同时将其分配给新变量：

if (p is Child child) {
    child.DriveParentsToDespair();
}

这避免了p 的运行时类型为Parent 的异常。