C# 型別轉換完整指南：隱含、顯性、Parse/TryParse、as/is 模式比對與效能

型別轉換分類

隱含轉換完整對照 (數值型別)

sbyte → short → int → long → float → double
byte  → short → int → long → float → double
      → ushort → uint → ulong → float → double
char  → ushort → uint → ulong → float → double

無符號→有符號需顯性轉換 (可能溢位)。float→double 隱含，double→float 顯性。

顯性轉換與檢查溢位

// 未檢查溢位 (預設)
int i = 2_000_000_000;
int j = i * 2; // 溢位回繞 -294967296

// 檢查溢位區塊
checked {
    int k = i * 2; // 拋 OverflowException
}

// 編譯器選項 /checked+ 整個專案啟用

Parse vs TryParse 效能與用法

// Parse: 失敗拋 FormatException/OverflowException
int v1 = int.Parse("123");        // 正常
// int v2 = int.Parse("abc");     // 例外

// TryParse: 失敗回傳 false，不拋例外 (高效能)
if (int.TryParse(input, out int v3)) {
    // 成功
}

// Span 版本 (C# 7.2+) 避免字串配置
ReadOnlySpan span = "123".AsSpan();
int.TryParse(span, out int v4);

as / is 模式比對最佳實務

// 傳統 as + null 檢查
var str = obj as string;
if (str != null) Console.WriteLine(str.Length);

// C# 7+ is 型別模式 (單一陳述式)
if (obj is string s) Console.WriteLine(s.Length);

// 進階模式
if (obj is int i and > 0) Console.WriteLine($"正整數: {i}");
if (obj is IEnumerable nums) Console.WriteLine(nums.Count());

// switch 運算式結合型別模式
string desc = obj switch {
    int i => $"Int: {i}",
    string s => $"String: {s}",
    null => "Null",
    _ => "Other"
};

自訂型別轉換運算子

public readonly struct Temperature {
    public double Celsius { get; }
    public Temperature(double c) => Celsius = c;

    // 隱含：int → Temperature (安全)
    public static implicit operator Temperature(int c) => new Temperature(c);

    // 顯性：Temperature → int (可能遺失精度)
    public static explicit operator int(Temperature t) => (int)Math.Round(t.Celsius);

    // 使用
    Temperature t1 = 25;          // 隱含
    int c = (int)t1;              // 顯性
}

效能比較建議

• 熱路徑避免 Convert.ToX (虛擬呼叫、格式提供者開銷)，優先 Parse/TryParse 或直接轉型
• as 僅適用參考型別，實值型別用 Nullable<T> 或模式比對
• 大量字串解析考慮 Span / Utf8Parser (System.Buffers.Text) 零複製
• 使用者定義轉換謹慎使用，隱含轉換不可拋例外、不可遺失資訊