C# - 数据类型

C# - 数据类型

在 C# 中，**数据类型（data type）指定了变量可以保存的数据种类，例如数字、文本或真/假值。作为一种静态类型（statically-typed）且类型安全（type-safe）**的语言，C# 要求你在使用变量之前声明其类型。这有助于在编译时捕获错误，从而产生更健壮、更可靠的软件。

C# 数据类型大致分为两种主要类型：值类型（Value Types）和引用类型（Reference Types）。

1. 值类型

值类型直接包含其数据，并且通常存储在**栈（stack）**上，这是用于短期数据的快速内存区域。当你将一个值类型变量赋给另一个变量时，会创建值的副本。

常见的值类型包括：

• 整型： int、long、byte、short（用于整数）。
• 浮点型： double、float、decimal（用于带小数的数字）。
• 其他类型： bool（真/假）、char（单个字符）、enum（一组命名常量）和 struct（用户定义的值类型）。

数值类型

Type	Size (Bytes)	最佳应用场景
int	4	通用整数（例如：年龄、计数）
long	8	非常大的整数（例如：数据库 ID）
double	8	通用浮点数（例如：科学计算）
decimal	16	高精度财务计算（例如：货币）

int age = 30;
double pi = 3.14159;
decimal price = 19.99m; // `decimal` 类型的后缀 'm'
long population = 8_000_000_000L; // `long` 类型的后缀 'L'，`_` 用于提高可读性

布尔和字符类型

bool isComplete = true;
char grade = 'A';

2. 引用类型

引用类型不直接存储实际数据。相反，它们存储一个引用（或内存地址）指向数据，而数据本身位于**堆（heap）**上，这是一个用于长期对象的内存区域。当你将一个引用类型变量赋给另一个变量时，只复制引用，而不是对象本身。两个变量都将指向同一个对象。

常见的引用类型包括：

• string：字符序列。
• object：.NET 中所有类型的最终基类。
• 数组（Arrays）：相同类型元素的集合。
• 类（Classes）、接口（Interfaces）、委托（Delegates）、记录（Records）：用户定义的引用类型。

// s1 持有堆上一个对象的引用。
string s1 = "Hello";

// s2 现在持有该引用的副本，指向同一个对象。
string s2 = s1;

// 注意：`string` 是一个特例；它是不可变的。看似修改 `string` 的操作
// 实际上是创建了一个新的 `string` 对象。

// 一个标准的类示例
var person1 = new Person { Name = "John" };
var person2 = person1; // 两者都引用同一个 `Person` 对象
person2.Name = "Jane";

Console.WriteLine(person1.Name); // 输出：Jane

3. var 关键字：隐式类型

var 关键字允许编译器从变量的初始化值推断其类型。这可以通过减少冗余使代码更具可读性。

重要提示： var 不意味着变量是动态类型化（dynamic typed）的（像在 JavaScript 中那样）。类型仍然在编译时确定，之后不能更改。它只是语法糖。

var message = "This is a string"; // 编译器推断为 `string`
var count = 100;                 // 编译器推断为 `int`
var prices = new List<decimal>();  // 编译器推断为 `List<decimal>`

4. 可空类型

默认情况下，引用类型可以为 null，而值类型不能。C# 提供了安全处理可空性（nullability）的功能。

• 可空值类型（Nullable Value Types）： 要使值类型可空，请在其类型声明后附加一个 ?。例如：int? age = null;。
• 可空引用类型（Nullable Reference Types - NRTs）： C# 的一项现代功能（在新项目中默认启用），可帮助你避免可怕的 NullReferenceException。如果你尝试在未先检查的情况下使用可能为 null 的引用类型，编译器会发出警告。

// 在项目文件中启用 NRTs：<Nullable>enable</Nullable>

string nonNullableName = "World"; // 不能为 `null`
string? nullableName = null;      // 可以为 `null`

Console.WriteLine($"Hello, {nonNullableName.ToUpper()}"); // 安全

// 编译器警告：nullableName 在这里可能为 `null`。
// Console.WriteLine($"Hello, {nullableName.ToUpper()}");

// 正确的检查方式：
if (nullableName != null)
{
    Console.WriteLine($"Hello, {nullableName.ToUpper()}");
}

5. 类型转换

将数据从一种类型转换为另一种类型是一项常见的任务。

• 隐式转换（安全）： 当不会丢失数据时自动发生。int 到 double 是安全的。
• 显式转换（强制类型转换）： 当数据可能丢失时需要。你必须使用强制类型转换运算符 (type)。double 到 int 是显式转换，因为小数部分会丢失。
• 辅助方法（最安全）： Convert 类和 TryParse 方法是处理来自外部源（如用户输入或文件）转换的最佳方式。

// 1. 隐式转换
int myInt = 10;
double myDouble = myInt; // 安全，无数据丢失

// 2. 显式转换（强制类型转换）
double anotherDouble = 9.78;
int anotherInt = (int)anotherDouble; // 显式强制类型转换，结果为 9

// 3. 辅助方法（最佳实践）
string userInput = "123";
if (int.TryParse(userInput, out int parsedValue))
{
    Console.WriteLine($"成功解析为: {parsedValue}");
}
else
{
    Console.WriteLine("无效的数字格式。");
}

6. 高级：指针类型

指针类型是从 C/C++ 继承的特性。它们存储变量的内存地址。这是一个高级功能，在典型的 C# 应用程序代码中很少使用。 它主要用于对性能要求极高的场景或与非托管代码（如 C++ 库）进行互操作。

警告： 使用指针的代码必须用 unsafe 关键字标记，并且可能需要特定的编译器设置（在 .csproj 文件中添加 <AllowUnsafeBlocks>true</AllowUnsafeBlocks>）。请务必谨慎使用。

public class UnsafeExample
{
    public static unsafe void Main()
    {
        int number = 20;

        // `&` 运算符获取变量的内存地址
        int* pointerToNumber = &number;

        Console.WriteLine($"Value of number: {number}");
        Console.WriteLine($"Address of number: {(long)pointerToNumber}");
        Console.WriteLine($"Value via pointer: {*pointerToNumber}");

        // 使用指针修改值
        *pointerToNumber = 30;
        Console.WriteLine($"New value of number: {number}");
    }
}