C类型、存储、变量及类的基础知识

### C# 类型、存储、变量及类的基础知识 #### 1. 预定义类型 C# 中的所有预定义类型都直接映射到基础 .NET 类型，C# 类型名只是 .NET 类型的别名。虽然在语法上使用 .NET 类型名是可行的，但并不推荐，在 C# 程序中应使用 C# 类型名。 预定义的简单类型表示单个数据项，具体信息如下表所示： | 名称 | 含义 | 范围 | .NET 框架类型 | 默认值 | | --- | --- | --- | --- | --- | | sbyte | 8 位有符号整数 | -128–127 | System.SByte | 0 | | byte | 8 位无符号整数 | 0–255 | System.Byte | 0 | | short | 16 位有符号整数 | -32,768–32,767 | System.Int16 | 0 | | ushort | 16 位无符号整数 | 0–65,535 | System.UInt16 | 0 | | int | 32 位有符号整数 | -2,147,483,648–2,147,483,647 | System.Int32 | 0 | | uint | 32 位无符号整数 | 0–4,294,967,295 | System.UInt32 | 0 | | long | 64 位有符号整数 | -9,223,372,036,854,775,808–9,223,372,036,854,775,807 | System.Int64 | 0 | | ulong | 64 位无符号整数 | 0–18,446,744,073,709,551,615 | System.UInt64 | 0 | | float | 单精度浮点数 | 1.5×10 - 45–3.4×10 38 | System.Single | 0.0f | | double | 双精度浮点数 | 5×10 - 324–1.7×10 308 | System.Double | 0.0d | | bool | 布尔值 | true, false | System.Boolean | false | | char | Unicode 字符 | U+0000–U+ffff | System.Char | \x0000 | | decimal | 具有 28 位有效数字精度的十进制值 | ± 1.0×10 28–±7.9×10 28 | System.Decimal | 0m | 非简单预定义类型相对复杂一些。字符串类型的值可以包含零个或多个 Unicode 字符，对象类型是系统中所有其他类型（包括预定义的简单类型）的基类。预定义的非简单类型如下表所示： | 名称 | 含义 | .NET 框架类型 | | --- | --- | --- | | object | 所有其他类型派生自的基类 | System.Object | | string | 一系列 Unicode 字符 | System.String | | dynamic | 用于与用动态语言编写的程序集一起使用的类型 | #### 2. 用户定义类型 除了 C# 提供的 15 种预定义类型外，还可以创建自己的用户定义类型，共有六种类型可以创建： - 类类型 - 结构体类型 - 数组类型 - 枚举类型 - 委托类型 - 接口类型 创建类型使用类型声明，它包含以下信息： - 要创建的类型种类 - 新类型的名称 - 类型的每个成员的声明（名称和规范），数组和委托类型除外，它们没有命名成员 声明类型后，就可以像使用预定义类型一样创建和使用该类型的对象。使用预定义类型是一步过程，只需实例化该类型的对象；使用用户定义类型是两步过程，必须先声明类型，然后实例化该类型的对象。 ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(使用预定义类型):::process --> B(实例化对象):::process; C(使用用户定义类型):::process --> D(声明类型):::process; D --> E(实例化对象):::process; ``` #### 3. 栈和堆 程序运行时，其数据必须存储在内存中。一个数据项所需的内存量以及存储位置和方式取决于其类型。运行中的程序使用两个内存区域来存储数据：栈和堆。 ##### 3.1 栈 系统负责所有栈操作，作为程序员无需显式处理栈。但了解栈的基本功能有助于更好地理解程序运行时的行为，以及更深入理解 C# 文档和资料。 栈是一个内存数组，作为后进先出（LIFO）的数据结构，它存储以下几种类型的数据： - 某些类型变量的值 - 程序的当前执行环境 - 传递给方法的参数 栈的一般特性如下： - 数据只能从栈顶添加和删除。 - 将数据项放置在栈顶称为将该项压入栈。 - 从栈顶删除数据项称为从栈中弹出该项。 ##### 3.2 堆 堆是分配内存块以存储某些类型数据对象的区域。与栈不同，内存可以按任意顺序存储和从堆中移除。程序可以在堆中存储数据项，但不能显式删除它们，而是由 CLR 的垃圾回收器（GC）在确定代码不再访问孤立的堆对象时自动清理，这避免了在其他编程语言中容易出错的任务。 #### 4. 值类型和引用类型 数据项的类型定义了存储它所需的内存量以及组成它的数据成员，同时也决定了对象在内存中的存储位置（栈或堆）。类型分为两类：值类型和引用类型，这两种类型的对象在内存中的存储方式不同。 - 值类型只需要一段内存来存储实际数据。 - 引用类型需要两段内存： - 第一段包含实际数据，始终位于堆中。 - 第二段是一个引用，指向堆中数据的存储位置。 当数据不是另一个类型的成员时，值类型的数据存储在栈上，引用类型的实际数据存储在堆中，引用存储在栈上。而当数据是另一个类型的成员时，存储方式可能会有所不同。对于引用类型的对象，其所有数据成员（无论值类型还是引用类型）都存储在堆中。 C# 类型的分类如下表所示： | 值类型 | 引用类型 | | --- | --- | | 预定义类型：sbyte、byte、float、short、int