C#数据类型全解：从基础到高级，一文掌握！

在C#中，数据类型是编程的基础，用于定义变量和方法可以存储的数据种类。C#的数据类型分为两大类：值类型（Value Types） 和 引用类型（Reference Types）。此外，C#还支持一些特殊的类型，如指针类型和可空类型。

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1. 值类型（Value Types）

值类型直接存储数据值，存储在栈内存中，具有高性能特点。

1.1 简单类型（内置数值类型）

这些类型是C#语言的内置类型，用于存储数值数据。

整数类型

int age = 25;
Console.WriteLine(age);  // 输出：25

浮点类型

double price = 99.99;
Console.WriteLine(price);  // 输出：99.99

小数类型

decimal salary = 12345.6789m;
Console.WriteLine(salary);  // 输出：12345.6789

布尔类型

bool isApproved = true;
Console.WriteLine(isApproved);  // 输出：True

字符类型

char letter = 'A';
Console.WriteLine(letter);  // 输出：A

1.2 枚举类型（Enumeration Types）

枚举是一种特殊的值类型，用于定义一组命名的常量。

enum DayOfWeek 
{ 
	Monday, 
	Tuesday, 
	Wednesday, 
	Thursday,
	Friday, 
	Saturday, 
	Sunday 
}

DayOfWeek today = DayOfWeek.Monday;
Console.WriteLine(today);  // 输出：Monday

1.3 结构体类型（Structures）

结构体是一种用户定义的值类型，用于封装一组相关的数据。

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;

    public Point(int x, int y)
    {
        X = x;
        Y = y;
    }
}

Point p = new Point(10, 20);
Console.WriteLine($"点的坐标是 ({p.X}, {p.Y})");  // 输出：点的坐标是 (10, 20)

2. 引用类型（Reference Types）

引用类型存储对数据的引用，而不是数据本身。数据存储在堆内存中，而变量存储的是指向堆内存的引用。

2.1 类（Classes）

类是C#中最常见的引用类型，用于定义对象的结构和行为。

class Person
{
    public string Name;
    public int Age;

    public Person(string name, int age)
    {
        Name = name;
        Age = age;
    }
}

Person person = new Person("张三", 30);
Console.WriteLine($"{person.Name} 的年龄是 {person.Age} 岁");  
// 输出：张三 的年龄是 30 岁

2.2 接口（Interfaces）

接口是一种引用类型，用于定义一组方法和属性的契约，但不提供实现。

interface IAnimal
{
    void MakeSound();
}

class Dog : IAnimal
{
    public void MakeSound()
    {
        Console.WriteLine("汪汪叫");
    }
}

IAnimal animal = new Dog();
animal.MakeSound();  // 输出：汪汪叫

2.3 数组（Arrays）

数组是一种引用类型，用于存储一组相同类型的元素。

int[] numbers = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 };
Console.WriteLine(numbers[2]);  // 输出：3

2.4 字符串（Strings）

字符串是一种特殊的引用类型，用于存储文本数据。字符串是不可变的。

string greeting = "你好，世界！";
Console.WriteLine(greeting.ToUpper());  // 输出：你好，世界！

2.5 委托（Delegates）

委托是一种引用类型，用于定义方法的签名，并可以将方法作为参数传递。

delegate void MyDelegate(string message);

void PrintMessage(string message)
{
    Console.WriteLine(message);
}

MyDelegate del = PrintMessage;
del("你好，委托！");  // 输出：你好，委托！

2.6 动态类型（Dynamic Types）

dynamic关键字允许在运行时动态解析类型，绕过编译时检查。

dynamic obj = "你好";
Console.WriteLine(obj.ToUpper());  // 输出：你好

3. 特殊类型

3.1 可空类型（Nullable Types）

可空类型允许值类型存储null值。

int? nullableInt = null;
Console.WriteLine(nullableInt.HasValue ? nullableInt.Value.ToString() : "无值");  
// 输出：无值

3.2 指针类型（Pointer Types）

指针类型用于存储变量的内存地址。指针类型主要用于不安全代码中，用于直接操作内存。

unsafe
{
    int value = 10;
    int* ptr = &value;
    Console.WriteLine(*ptr);  // 输出：10
}

4. 类型转换

C#支持隐式类型转换（自动转换）和显式类型转换（强制转换）。

int intValue = 100;
double doubleValue = intValue;  // 隐式类型转换
Console.WriteLine(doubleValue);  // 输出：100.0

doubleValue = 99.99;
intValue = (int)doubleValue;  // 显式类型转换，可能丢失精度
Console.WriteLine(intValue);  // 输出：99

此外，还可以通过自定义转换运算符（implicit和explicit）实现用户定义的类型转换。

5. 装箱与拆箱

装箱（Boxing）和拆箱（Unboxing）是值类型和引用类型之间的转换过程，主要用于将值类型转换为引用类型（装箱）或从引用类型还原为值类型（拆箱）。

装箱（Boxing）

将值类型转换为引用类型，通常用于将值类型存储到集合中。

int intValue = 10;
object obj = intValue;  // 装箱
Console.WriteLine(obj);  // 输出：10

装箱时，值类型会被包装成一个对象，并存储在堆内存中。

拆箱（Unboxing）

将引用类型还原为值类型。

object obj = 10;
int intValue = (int)obj;  // 拆箱
Console.WriteLine(intValue);  // 输出：10

拆箱时，需要显式地将引用类型强制转换为目标值类型。

性能对比

• 装箱：涉及内存分配和数据拷贝，性能开销较大。
• 拆箱：需要类型检查和数据拷贝，性能开销也较大。
• 注意：频繁的装箱和拆箱操作会显著降低程序性能，尤其是在处理大量数据时。因此，应尽量避免不必要的装箱和拆箱操作，例如使用泛型集合（如List）来存储值类型，而不是使用ArrayList。