c# - 从 int 提升/可空转换的严重错误，允许从 decimal 转换

Question

我认为这个问题会让我在 Stack Overflow 上一炮走红。

假设您有以下类型:

// represents a decimal number with at most two decimal places after the period
struct NumberFixedPoint2
{
    decimal number;

    // an integer has no fractional part; can convert to this type
    public static implicit operator NumberFixedPoint2(int integer)
    {
        return new NumberFixedPoint2 { number = integer };
    }

    // this type is a decimal number; can convert to System.Decimal
    public static implicit operator decimal(NumberFixedPoint2 nfp2)
    {
        return nfp2.number;
    }

    /* will add more nice members later */
}

它被写成只允许不丢失精度的安全转换。但是，当我尝试这段代码时:

    static void Main()
    {
        decimal bad = 2.718281828m;
        NumberFixedPoint2 badNfp2 = (NumberFixedPoint2)bad;
        Console.WriteLine(badNfp2);
    }

令我惊讶的是这个编译器在运行时写出 2 。来自 int 的转换(值(value) 2 )到 NumberFixedPoint2在这里很重要。 (一个重载 WriteLine 接受 System.Decimal 是首选，以防万一有人想知道。)

到底为什么是 decimal 的转换？至 NumberFixedPoint2允许？ (顺便说一句，在上面的代码中，如果将 NumberFixedPoint2 从结构更改为类，则不会有任何变化。)

你知道 C# 语言规范是否说从 int 进行隐式转换吗？自定义类型“暗示”存在从 decimal 的“直接”显式转换到那个自定义类型？

情况变得更糟。请尝试使用此代码:

    static void Main()
    {
        decimal? moreBad = 7.3890560989m;
        NumberFixedPoint2? moreBadNfp2 = (NumberFixedPoint2?)moreBad;
        Console.WriteLine(moreBadNfp2.Value);
    }

如您所见，我们已经(提升)Nullable<>这里的转换。但是，哦，是的，它确实可以编译。

在x86“平台”中编译时，此代码会写出一个不可预测的数值。哪个不时变化。例如，有一次我得到了 2289956 。现在，这是一个严重的错误!

当为x64 平台编译时，上面的代码使应用程序崩溃并显示System.InvalidProgramException。带有消息 Common Language Runtime detected an invalid program. 根据 InvalidProgramException 的文档类:

Generally this indicates a bug in the compiler that generated the program.

有没有人(比如 Eric Lippert，或者在 C# 编译器中使用提升转换的人)知道这些错误的原因？比如，什么是我们不会在代码中遇到它们的充分条件？因为类型 NumberFixedPoint2实际上是我们在真实代码中拥有的东西(管理其他人的钱和东西)。

Answer 1

我只是回答问题的第一部分。 (我建议第二部分应该是一个单独的问题；它更有可能是一个错误。)

只有从 decimal 到 int 的显式转换，但该转换是隐式在您的代码。转换发生在这个 IL 中:

IL_0010:  stloc.0
IL_0011:  ldloc.0
IL_0012:  call       int32 [mscorlib]System.Decimal::op_Explicit(valuetype [mscorlib]System.Decimal)
IL_0017:  call       valuetype NumberFixedPoint2 NumberFixedPoint2::op_Implicit(int32)

我相信根据规范，这是正确的行为，尽管它令人惊讶¹。让我们按照 C# 4 规范(用户定义的显式转换)的第 6.4.5 节进行操作。我不打算复制所有文本，因为这会很乏味 - 正是我们案例中的相关结果。同样，我不会使用下标，因为它们不能很好地与此处的代码字体配合使用:)

• 确定类型S0和T0:S0是十进制，T0 是 NumberFixedPoint2。
• 找到类型集 D，从中将考虑使用定义的转换运算符:只是 { decimal, NumberFixedPoint2 }
• 找到一组适用的用户定义和提升的转换运算符，U。 decimal 包含 int(第 6.4.3 节)，因为存在从 int 到 decimal 的标准隐式转换。所以显式转换运算符是在U中，而且确实是U
的唯一成员
• 找到 U 中运算符的最具体的源类型 Sx
  • 运算符未从 S(decimal)转换，因此第一个项目符号已用完
  • 运算符不会从包含 S 的类型转换(decimal 包含 int，而不是相反)，所以第二个子弹没了
  • 这只剩下第三个项目符号，它谈论“最包容的类型”——好吧，我们只有一种类型，所以没关系:Sx 是 int.
• 找到 U 中运算符的最具体的目标类型 Tx
  • 运算符直接转换为 NumberFixedPoint2，因此 Tx 为 NumberFixedPoint2。
• 找到最具体的转换运算符:
  • U 只包含一个运算符，它确实从 Sx 转换为 Tx，因此这是最具体的运算符
• 最后，应用转换:
  • 如果 S 不是 Sx，那么从 S 到 Sx 的标准显式转换是执行。(所以这是 decimal 到 int。)
  • 调用了最具体的用户定义的转换运算符(您的运算符)
  • T 是 Tx 所以第三个项目符号中不需要转换

粗体行是确认标准显式转换确实可行的位，当实际仅指定来自不同类型的显式转换时。

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¹ 好吧，至少我觉得很惊讶。我以前不知道看到过这个。