C#指南，重溫基礎，展望遠方！（3）類型和變數

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C# 有兩種類型：實值型別和參考型別。 實值型別的變數直接包含資料，而參考型別的變數則儲存對資料（稱為“對象”）的引用。對於參考型別，兩個變數可以引用同一對象；因此，對一個變數執行的運算可能會影響另一個變數引用的對象。 對於實值型別，每個變數都有自己的資料副本；因此，對一個變數執行的運算不會影響另一個變數（ref 和 out 參數變數除外）。

C# 實值型別又細分為簡單類型、枚舉類型、結構類型和可以為 null 的實值型別。 C# 參考型別又細分為類類型、介面類型、數群組類型和委託類型。

下面概述了 C# 的類型系統。

• 實值型別
  • 簡單類型
    • 有符號的整型：sbyte、short、int、long
    • 無符號的整型：byte、ushort、uint、ulong
    • Unicode 字元：char
    • IEEE 浮點：float、double
    • 高精度小數：decimal
    • 布爾：bool
  • 枚舉類型
    • 格式為 enum E {...} 的使用者定義型別
  • 結構類型
    • 格式為 struct S {...} 的使用者定義型別
  • 可以為 null 的實值型別
    • 值為 null 的其他所有實值型別的擴充
• 參考型別
  • 類類型
    • 其他所有類型的最終基類：object
    • Unicode 字串：string
    • 格式為 class C {...} 的使用者定義型別
  • 介面類型
    • 格式為 interface I {...} 的使用者定義型別
  • 數群組類型
    • 一維和多維，例如 int[] 和 int[,]
  • 委託類型
    • 格式為 delegate int D(...) 的使用者定義型別

八個整數型別支援帶符號或不帶符號格式的 8 位、16 位、32 位和 64 位元值。

兩個浮點類型（float 和 double）分別使用 32 位單精確度和 64 位元雙精確度 IEC-60559 格式表示。

decimal 類型是適用於財務和貨幣計算的 128 位元據類型。

C# 的 bool 類型用於表示布爾值（true 或 false）。

C# 使用 Unicode 編碼處理字元和字串。 char 類型表示 UTF-16 代碼單元，string 類型表示一系列 UTF-16 代碼單元。

下面總結了 C# 的數實值型別。

• 有符號的整型
  • sbyte：8 位，介於 -128 到 127 之間
  • short：16 位，介於 -32,768 到 32,767 之間
  • int：32 位，介於 -2,147,483,648 到 2,147,483,647 之間
  • long：64 位元，介於 -9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807 之間
• 無符號的整型
  • byte：8 位，介於 0 到 255 之間
  • ushort：16 位，介於 0 到 65,535 之間
  • uint：32 位，介於 0 到 4,294,967,295 之間
  • ulong：64 位元，介於 0 到 18,446,744,073,709,551,615 之間
• 浮點
  • float：32 位，介於 1.5 × 10-45 到 3.4 × 1038 之間，7 位精度
  • double：64 位元，介於 5.0 × 10-324 到 1.7 × 10308 之間，15 位精度
• Decimal
  • decimal：128 位，至少介於 -7.9 × 10-28 到 7.9 × 1028 之間，至少為 28 位精度

C# 程式使用型別宣告建立新類型。 型別宣告指定新類型的名稱和成員。 使用者可定義以下五種 C# 類型：類類型、結構類型、介面類型、枚舉類型和委託類型。

class 類型定義包含資料成員（欄位）和函數成員（方法、屬性及其他）的資料結構。 類類型支援單一繼承和多型，即衍生類別可以擴充和專門針對基類的機制。

struct 類型定義包含資料成員和函數成員的結構，這一點與類類型相似。 不過，與類不同的是，結構是實值型別，通常不需要進行堆分配。 結構類型不支援使用者指定的繼承，並且所有結構類型均隱式繼承自類型 object。

interface 類型將協定定義為一組已命名的公用函數成員。 實現 interface 的 class 或 struct 必須提供介面函數成員的實現代碼。 interface 可以繼承自多個基底介面，class 和 struct 可以實現多個介面。

delegate 類型表示引用包含特定參數列表和傳回型別的方法。 通過委託，可以將方法視為可分配給變數並可作為參數傳遞的實體。 委託類同於函數式語言提供的函數類型。 委託也類似於其他一些語言中的函數指標概念，但與函數指標不同的是，委託不僅物件導向，還型別安全。

class、struct、interface 和 delegate 類型全部都支援泛型，因此可以使用其他類型對它們進行參數化。

enum 類型是一種包含已命名常量的獨特類型。 每個 enum 類型都有一個基礎類型（必須是八種整數型別之一）。 enum 類型的值集與基礎類型的值集相同。

C# 支援任意類型的一維和多維陣列。 與上述類型不同，數群組類型無需先聲明即可使用。 相反，數群組類型是通過在類型名稱後面添加方括弧構造而成。 例如，int[] 是 int 類型的一維數組，int[,] 是 int 類型的二維數組，int[][] 是由 int 類型的一維數組構成的一維數組。

可以為 null 的實值型別也無需先聲明即可使用。 對於所有不可以為 null 的實值型別 T，都有對應的可以為 null 的實值型別 T?，後者可以包含附加值 null。 例如，int? 是可以包含任何 32 位整數或值 null 的類型。

C# 採用統一的類型系統，因此任意類型的值都可視為 object。 每種 C# 類型都直接或間接地派生自 object 類類型，而 object 是所有類型的最終基類。 只需將值視為類型 object，即可將參考型別的值視為對象。 通過執行裝箱和unboxing操作，可以將實值型別的值視為對象。 在以下樣本中，int 值被轉換成 object，然後又恢複成 int。

C#複製

using System;class BoxingExample{    static void Main()    {        int i = 123;        object o = i;    // Boxing        int j = (int)o;  // Unboxing    }}

當實值型別的值轉換成 object 類型時，將分配 object 執行個體（亦稱為“箱”）來包含值，然後該值會複製到相應的箱中。 相反，當 object 引用被顯式轉換成實值型別時，將檢查引用的 object 是否是具有正確實值型別的箱；如果檢查成功，則會將箱中的值複製出來。

C# 的統一類型系統實際上意味著可以“按需”將實值型別轉換成對象。 鑒於這種統一性，使用類型 object 的常規用途庫可以與參考型別和實值型別結合使用。

C# 有多種變數，其中包括欄位、數組元素、局部變數和參數。 變數表示儲存位置，每個變數都具有一種類型，用於確定可以在變數中儲存哪些值，如下文所述。

• 不可以為 null 的實值型別
  • 具有精確類型的值
• 可以為 null 的實值型別
  • null 值或具有精確類型的值
• object
  • null 引用、對任意參考型別的對象的引用，或對任意實值型別的裝箱值的引用
• 類類型
  • null 引用、對類類型執行個體的引用，或對派生自類類型的類執行個體的引用
• 介面類型
  • null 引用、對實現介面類型的類類型執行個體的引用，或對實現介面類型的實值型別的裝箱值的引用
• 數群組類型
  • null 引用、對數群組類型執行個體的引用，或對相容的數群組類型執行個體的引用
• 委託類型
  • null 引用或對相容的委託類型執行個體的引用

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