类型和变量Types and variables

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C# 有两种类型：值类型和引用类型。值类型的变量直接包含数据，而引用类型的变量则存储对数据（称为“对象”）的引用。对于引用类型，两个变量可以引用同一对象；因此，对一个变量执行的运算可能会影响另一个变量引用的对象。借助值类型，每个变量都有自己的数据副本；因此，对一个变量执行的运算不会影响另一个变量（ref 和 out 参数变量除外）。

C# 值类型又细分为简单类型、枚举类型、结构类型和可以为 null 的值类型。C# 引用类型又细分为类类型、接口类型、数组类型和委托类型。

下面概述了 C# 的类型系统。

  • 值类型
    • 简单类型
      • 有符号的整型：sbyte、short、int、long
      • 无符号的整型：byte、ushort、uint、ulong
      • Unicode 字符：char
      • IEEE 二进制浮点：float、double
      • 高精度十进制浮点数：decimal
      • 布尔：bool
    • 枚举类型
      • 格式为 enum E {…} 的用户定义类型
    • 结构类型
      • 格式为 struct S {…} 的用户定义类型
    • 可以为 null 的值类型
      • 值为 null 的其他所有值类型的扩展
  • 引用类型
    • 类类型
      • 其他所有类型的最终基类：object
      • Unicode 字符串：string
      • 格式为 class C {…} 的用户定义类型
    • 接口类型
      • 格式为 interface I {…} 的用户定义类型
    • 数组类型
      • 一维和多维，例如 int[] 和 int[,]
    • 委托类型

C# 的 bool 类型用于表示布尔值（true 或 false）。

C# 使用 Unicode 编码处理字符和字符串。char 类型表示 UTF-16 代码单元，string 类型表示一系列 UTF-16 代码单元。

C# 程序使用类型声明创建新类型。类型声明指定新类型的名称和成员。用户可定义以下五种 C# 类型：类类型、结构类型、接口类型、枚举类型和委托类型。

class 类型定义包含数据成员（字段）和函数成员（方法、属性及其他）的数据结构。类类型支持单一继承和多形性，即派生类可以扩展和专门针对基类的机制。

struct 类型定义包含数据成员和函数成员的结构，这一点与类类型相似。不过，与类不同的是，结构是值类型，通常不需要进行堆分配。结构类型不支持用户指定的继承，并且所有结构类型均隐式继承自类型 object。

interface 类型将协定定义为一组已命名的公共函数成员。实现 interface 的 class 或 struct 必须提供接口函数成员的实现代码。interface 可以继承自多个基接口，class 和 struct 可以实现多个接口。

delegate 类型表示引用包含特定参数列表和返回类型的方法。通过委托，可以将方法视为可分配给变量并可作为参数传递的实体。委托类同于函数式语言提供的函数类型。委托也类似于其他一些语言中的函数指针概念，但与函数指针不同的是，委托不仅面向对象，还类型安全。

class、struct、interface 和 delegate 类型全部都支持泛型，因此可以使用其他类型对它们进行参数化。

enum 类型是一种包含已命名常量的独特类型。每个 enum 类型都有一个基础类型（必须是八种整型类型之一）。enum 类型的值集与基础类型的值集相同。

C# 支持任意类型的一维和多维数组。与上述类型不同，数组类型无需先声明即可使用。相反，数组类型是通过在类型名称后面添加方括号构造而成。例如，int[] 是 int 类型的一维数组，int[,] 是 int 类型的二维数组，int[][] 是由 int 类型的一维数组构成的一维数组。

可以为 null 的值类型也无需先声明即可使用。对于所有不可以为 null 的值类型 T，都有对应的可以为 null 的值类型 T?，后者可以包含附加值 null。例如，int? 是可以包含任何 32 位整数或值 null 的类型。

C# 采用统一的类型系统，因此任意类型的值都可视为 object。每种 C# 类型都直接或间接地派生自 object 类类型，而 object 是所有类型的最终基类。只需将值视为类型 object，即可将引用类型的值视为对象。通过执行装箱和取消装箱操作，可以将值类型的值视为对象。在以下示例中，int 值被转换成 object，然后又恢复成 int。

  1. using System;
  2. class BoxingExample
  3. {
  4.     static void Main()
  5.     {
  6.         int i = 123;
  7.         object o = i;    // Boxing
  8.         int j = (int)o;  // Unboxing
  9.     }
  10. }

当值类型的值转换成 object 类型时，将分配 object 实例（亦称为“箱”）来包含值，然后该值会复制到相应的箱中。相反，当 object 引用被显式转换成值类型时，将检查引用的 object 是否是具有正确值类型的箱；如果检查成功，则会将箱中的值复制出来。

C# 的统一类型系统实际上意味着可以“按需”将值类型转换成对象。鉴于这种统一性，使用类型 object 的常规用途库可以与引用类型和值类型结合使用。

C# 有多种变量，其中包括字段、数组元素、局部变量和参数。变量表示存储位置，每个变量都具有一种类型，用于确定可以在变量中存储哪些值，如下文所述。

  • 不可以为 null 的值类型
    • 具有精确类型的值
  • 可以为 null 的值类型
    • null 值或具有精确类型的值
  • object
    • null 引用、对任意引用类型的对象的引用，或对任意值类型的装箱值的引用
  • 类类型
    • null 引用、对类类型实例的引用，或对派生自类类型的类实例的引用
  • 接口类型
    • null 引用、对实现接口类型的类类型实例的引用，或对实现接口类型的值类型的装箱值的引用
  • 数组类型
    • null 引用、对数组类型实例的引用，或对兼容的数组类型实例的引用
  • 委托类型
    • null 引用或对兼容的委托类型实例的引用