C#数据类型

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2024-08-07 约 1200 字预计阅读 6 分钟

1. 什么是数据类型？

数据类型定义了变量可以存储的数据种类、占用内存的大小以及可以对变量执行的操作。C# 中的数据类型主要分为两类：

值类型 (Value Types)：直接存储数据，如整数、浮点数、布尔值等。
引用类型 (Reference Types)：存储数据的引用（内存地址），如字符串、数组、类等。

2. 值类型 (Value Types)

值类型变量直接在栈内存中存储实际数据。以下是常见的内置值类型：

2.1 整数类型

整数类型用于存储没有小数部分的数字。C# 提供多种整数类型，区别在于大小和是否支持负数：

类型	占用字节	范围	描述
`byte`	1	0 到 255	无符号 8 位整数
`sbyte`	1	-128 到 127	有符号 8 位整数
`short`	2	-32,768 到 32,767	有符号 16 位整数
`ushort`	2	0 到 65,535	无符号 16 位整数
`int`	4	-2,147,483,648 到 2,147,483,647	有符号 32 位整数
`uint`	4	0 到 4,294,967,295	无符号 32 位整数
`long`	8	-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807	有符号 64 位整数
`ulong`	8	0 到 18,446,744,073,709,551,615	无符号 64 位整数

示例代码：

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int age = 25;
long bigNumber = 1234567890123L; // 使用 L 表示 long 类型
byte smallNumber = 255;

2.2 浮点类型

浮点类型用于存储带小数部分的数字，适用于需要高精度的场景：

类型	占用字节	范围	精度
`float`	4	±1.5e-45 到 ±3.4e38	7 位有效数字
`double`	8	±5.0e-324 到 ±1.7e308	15-16 位有效数字
`decimal`	16	±1.0e-28 到 ±7.9e28	28-29 位有效数字

注意：

float 需要在数字后加 f（如 3.14f）。
decimal 需要加 m（如 3.14m），适合金融计算等高精度场景。

示例代码：

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float temperature = 36.6f;
double pi = 3.14159265359;
decimal balance = 12345.6789m;

2.3 布尔类型

bool：占用 1 字节，值只能是 true 或 false。
用于逻辑判断。

示例代码：

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bool isStudent = true;
bool hasLicense = false;

2.4 字符类型

char：占用 2 字节，存储单个 Unicode 字符（用单引号 '' 表示）。

示例代码：

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char grade = 'A';
char symbol = '\u0041'; // Unicode 表示 'A'

2.5 结构体 (Struct)

结构体是用户定义的值类型，包含多个字段。例如，System.DateTime 是一个结构体。

示例代码：

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struct Point
{
    public int X;
    public int Y;
}

Point p = new Point { X = 10, Y = 20 };

3. 引用类型 (Reference Types)

引用类型变量存储的是数据的内存地址，数据本身存储在堆内存中。常见的引用类型包括：

3.1 字符串 (String)

string：表示不可变的 Unicode 字符序列。
使用双引号 "" 定义。

示例代码：

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string name = "Alice";
string greeting = $"Hello, {name}!"; // 字符串插值

3.2 数组 (Array)

数组是固定大小的元素集合，元素类型必须一致。

示例代码：

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int[] numbers = new int[3] { 1, 2, 3 };
string[] names = { "Alice", "Bob", "Charlie" };

3.3 类 (Class)

类是用户定义的引用类型，可以包含字段、属性、方法等。

示例代码：

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class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

Person person = new Person { Name = "Bob", Age = 30 };

3.4 对象 (Object)

object 是所有类型的基类，任何类型都可以转换为 object。
使用时需注意装箱和拆箱（见下文）。

示例代码：

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object obj = 42; // 装箱
int number = (int)obj; // 拆箱

4. 值类型与引用类型的区别

特性	值类型	引用类型
存储位置	栈内存	堆内存（引用在栈中）
赋值行为	复制整个值	复制引用（指向同一对象）
默认值	0 或相应类型的默认值	`null`
示例	`int`, `double`, `struct`	`string`, `class`, `array`

示例代码（值类型与引用类型的赋值行为）：

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int a = 10;
int b = a;
b = 20; // a 仍然是 10
Console.WriteLine(a); // 输出 10

string[] arr1 = { "A", "B" };
string[] arr2 = arr1;
arr2[0] = "C"; // arr1[0] 也变为 "C"
Console.WriteLine(arr1[0]); // 输出 C

5. 类型转换

C# 中类型转换分为以下几种：

5.1 隐式转换

低精度类型到高精度类型的自动转换，无需显式声明。

示例代码：

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int i = 100;
double d = i; // 隐式转换

5.2 显式转换

高精度类型到低精度类型需要强制转换，可能丢失数据。

示例代码：

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double d = 123.45;
int i = (int)d; // 显式转换，i = 123

5.3 使用 `Convert` 类

System.Convert 类提供多种类型转换方法。

示例代码：

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string str = "123";
int num = Convert.ToInt32(str);

5.4 使用 `Parse` 和 `TryParse`

Parse：将字符串转换为指定类型，若失败抛出异常。
TryParse：尝试转换，若失败返回 false，不抛异常。

示例代码：

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string str = "123";
int result;
bool success = int.TryParse(str, out result); // success = true, result = 123

6. 装箱与拆箱 (Boxing and Unboxing)

装箱：将值类型转换为 object 或接口类型，存储到堆内存。
拆箱：从 object 类型转换回值类型。

示例代码：

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int i = 42;
object obj = i; // 装箱
int j = (int)obj; // 拆箱

注意：装箱和拆箱会影响性能，尽量避免在性能敏感的代码中使用。

7. 可空类型 (Nullable Types)

值类型默认不能为 null，但可通过可空类型（如 int?）支持 null 值。

示例代码：

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int? nullableInt = null;
if (nullableInt.HasValue)
{
    Console.WriteLine(nullableInt.Value);
}
else
{
    Console.WriteLine("Value is null");
}

可空值类型简写：

int? 等价于 Nullable<int>。

8. 动态类型 (Dynamic Type)

dynamic 类型允许在运行时确定类型，绕过编译时类型检查。适用于与动态语言交互或未知类型的场景。

示例代码：

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dynamic value = 42;
value = "Now a string"; // 动态类型允许更改类型
Console.WriteLine(value);

注意：使用 dynamic 会降低代码可读性和性能，建议谨慎使用。

9. 字面量 (Literals)

字面量是直接在代码中书写的常量值，用于初始化变量或表示特定值。C# 支持多种类型的字面量，并允许使用前缀或后缀来指定数据类型或进制。

9.1 常见字面量类型

整数字面量：
- 十进制：123
- 十六进制：0x7B（以 0x 开头）
- 二进制：0b01111011（以 0b 开头，C# 7.0+ 支持）
- 后缀：L（long）、UL（ulong）、U（uint）。
浮点字面量：
- 普通浮点：3.14
- 科学计数法：3.14e2（表示 3.14 × 10² = 314）
- 后缀：f（float）、d（double）、m（decimal）。
字符字面量：'A' 或 '\u0041'（Unicode 字符）。
字符串字面量：
- 普通字符串："Hello"
- 逐字字符串：@"C:\Path"（忽略转义字符）。
- 插值字符串：$"Value: {x}"（C# 6.0+）。
布尔字面量：true、false。
空字面量：null（仅限引用类型或可空值类型）。

示例代码：

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int dec = 123;          // 十进制
int hex = 0x7B;         // 十六进制，等价于 123
int bin = 0b01111011;   // 二进制，等价于 123
long big = 123L;        // long 类型
float f = 3.14f;        // float 类型
decimal m = 3.14m;      // decimal 类型
string s = $"Value: {dec}"; // 插值字符串

9.2 字面量后缀和前缀

后缀明确数据类型：
- 123L：long
- 123.45f：float
- 123.45m：decimal
前缀指定进制：
- 0x：十六进制
- 0b：二进制（C# 7.0+）

10. 进制转换

C# 提供了多种方法在不同进制（如十进制、十六进制、二进制）之间转换数值。

10.1 使用字面量直接表示

如上所述，可以直接使用 0x 或 0b 前缀定义十六进制或二进制值。

示例代码：

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int hexValue = 0xFF; // 十六进制 FF = 十进制 255
int binValue = 0b11111111; // 二进制 11111111 = 十进制 255

10.2 使用 `Convert.ToString` 转换到指定进制

Convert.ToString 方法可以将数字转换为指定进制的字符串表示。

示例代码：

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int number = 255;
string binary = Convert.ToString(number, 2);  // 转换为二进制: "11111111"
string hex = Convert.ToString(number, 16);    // 转换为十六进制: "ff"
string octal = Convert.ToString(number, 8);   // 转换为八进制: "377"

10.3 使用 `Convert.ToInt32` 等从字符串解析

可以将字符串形式的其他进制数解析为十进制。

示例代码：

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string hexString = "FF";
int decValue = Convert.ToInt32(hexString, 16); // 解析十六进制 FF 为 255
string binString = "11111111";
int decValue2 = Convert.ToInt32(binString, 2); // 解析二进制 11111111 为 255

10.4 格式化输出

使用字符串格式化控制进制输出。

示例代码：

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int number = 255;
Console.WriteLine($"Hex: {number:X}"); // 输出 "FF"
Console.WriteLine($"Binary: {Convert.ToString(number, 2)}"); // 输出 "11111111"

11. 高级主题：元组 (Tuple)

C# 7.0 引入了元组，允许将多个值组合为一个轻量级的数据结构。

示例代码：

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(int, string) person = (25, "Alice");
Console.WriteLine($"Age: {person.Item1}, Name: {person.Item2}");

// 命名元组
var namedTuple = (Age: 25, Name: "Alice");
Console.WriteLine($"Age: {namedTuple.Age}, Name: {namedTuple.Name}");

12. 实践建议

选择合适的数据类型：
- 使用 int 或 double 进行常规计算。
- 使用 decimal 进行金融计算。
- 使用 string 处理文本。
避免不必要的装箱/拆箱：尽量使用泛型（如 List<T>）代替 ArrayList。
善用可空类型：在需要表示“无值”时使用 int? 等。
小心类型转换：使用 TryParse 避免异常。
动态类型谨慎使用：仅在必要时使用 dynamic，如与 COM 对象交互。
字面量和进制转换：
- 使用 0x 和 0b 前缀简化十六进制和二进制输入。
- 使用 Convert.ToString 和 Convert.ToInt32 进行进制转换。

13. 示例程序

以下是一个综合示例，展示多种数据类型、字面量和进制转换的用法：

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using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 基本数据类型
        int age = 25;
        double height = 1.75;
        string name = "Alice";
        bool isStudent = true;

        // 可空类型
        int? score = null;
        Console.WriteLine(score.HasValue ? score.Value : "No score");

        // 数组
        int[] grades = { 85, 90, 95 };
        Console.WriteLine($"Average grade: {grades.Average()}");

        // 元组
        var person = (Age: age, Name: name);
        Console.WriteLine($"Person: {person.Name}, {person.Age} years old");

        // 类型转换
        string input = "123";
        if (int.TryParse(input, out int number))
        {
            Console.WriteLine($"Parsed number: {number}");
        }

        // 动态类型
        dynamic value = 42;
        Console.WriteLine(value);
        value = "Dynamic string";
        Console.WriteLine(value);

        // 字面量和进制转换
        int dec = 255;
        int hex = 0xFF; // 十六进制 FF = 255
        int bin = 0b11111111; // 二进制 11111111 = 255
        Console.WriteLine($"Decimal: {dec}, Hex: {hex:X}, Binary: {Convert.ToString(bin, 2)}");
        string hexString = "FF";
        int parsedHex = Convert.ToInt32(hexString, 16);
        Console.WriteLine($"Parsed hex {hexString} to decimal: {parsedHex}");
    }
}

C#数据类型

1. 什么是数据类型？

2. 值类型 (Value Types)

2.1 整数类型

2.2 浮点类型

2.3 布尔类型

2.4 字符类型

2.5 结构体 (Struct)

3. 引用类型 (Reference Types)

3.1 字符串 (String)

3.2 数组 (Array)

3.3 类 (Class)

3.4 对象 (Object)

4. 值类型与引用类型的区别

5. 类型转换

5.1 隐式转换

5.2 显式转换

5.3 使用 Convert 类

5.4 使用 Parse 和 TryParse

6. 装箱与拆箱 (Boxing and Unboxing)

7. 可空类型 (Nullable Types)

8. 动态类型 (Dynamic Type)

9. 字面量 (Literals)

9.1 常见字面量类型

9.2 字面量后缀和前缀

10. 进制转换

10.1 使用字面量直接表示

10.2 使用 Convert.ToString 转换到指定进制

10.3 使用 Convert.ToInt32 等从字符串解析

10.4 格式化输出

11. 高级主题：元组 (Tuple)

12. 实践建议

13. 示例程序

5.3 使用 `Convert` 类

5.4 使用 `Parse` 和 `TryParse`

10.2 使用 `Convert.ToString` 转换到指定进制

10.3 使用 `Convert.ToInt32` 等从字符串解析