04-常用数据类型

C# 是强类型语言，所有变量都有明确的数据类型。数据类型决定了数据在内存中的存储方式、大小以及可以执行的操作。

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一、值类型 vs 引用类型

这是 C# 类型系统中最重要的概念区分。

核心区别

对比项	值类型（Value Type）	引用类型（Reference Type）
存储位置	栈（Stack）	栈存引用，堆（Heap）存数据
变量内容	直接包含数据	存储对象的地址（引用）
默认值	0 或 false 等具体值	null
赋值行为	复制整个数据	复制引用（指向同一对象）
作为参数	传值（方法内修改不影响原变量）	传引用（方法内修改影响原对象）
继承	不能作为基类（sealed）	支持继承
性能	轻量，值小（<16 字节）时高效	需要额外的 GC 管理

内存示意图

栈 (Stack)                   堆 (Heap)
───────                      ───────
值类型 int a = 10:
┌─────────┐
│   10    │
└─────────┘

引用类型 string s = "Hello":
┌─────────┐     ┌──────────────┐
│ 0xF0A1  │────→│   "Hello"    │
└─────────┘     └──────────────┘
  地址/引用          实际数据

赋值行为区别

// 值类型：复制数据
int a = 10;
int b = a;   // b 是 a 的副本
b = 20;      // 修改 b 不影响 a
Console.WriteLine(a);  // 10（独立）
Console.WriteLine(b);  // 20

// 引用类型：复制引用
int[] arr1 = { 1, 2, 3 };
int[] arr2 = arr1;    // arr2 指向同一数组
arr2[0] = 999;        // 修改 arr2 影响 arr1
Console.WriteLine(arr1[0]);  // 999（被修改了！）

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二、值类型详解

1. 整数类型

类型	大小	范围	后缀	默认值
byte	1 字节	0 ~ 255	无	0
sbyte	1 字节	-128 ~ 127	无	0
short	2 字节	-32,768 ~ 32,767	无	0
ushort	2 字节	0 ~ 65,535	无	0
int	4 字节	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647	无	0
uint	4 字节	0 ~ 4,294,967,295	u	0
long	8 字节	-9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807	L	0
ulong	8 字节	0 ~ 18,446,744,073,709,551,615	UL	0

int age = 25;
long distance = 9876543210L;
byte level = 255;

2. 浮点类型

类型	大小	精度	范围	后缀	默认值
float	4 字节	~7 位小数	±1.5e−45 ~ ±3.4e38	f 或 F	0.0f
double	8 字节	~15-16 位小数	±5.0e−324 ~ ±1.7e308	d 或无	0.0d
decimal	16 字节	~28-29 位小数	±1.0e−28 ~ ±7.9e28	m 或 M	0.0m

float pi = 3.14f;          // float 必须加 f 后缀
double e = 2.71828;        // double 是默认浮点类型
decimal price = 99.99m;    // decimal 用于财务计算

// float 和 double 有精度问题
float f = 0.1f + 0.2f;     // 可能不是精确的 0.3
decimal d = 0.1m + 0.2m;   // 精确的 0.3，适合金融计算

3. 其他基本值类型

bool isActive = true;       // true / false
char grade = 'A';           // 单个 Unicode 字符，2 字节

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三、引用类型详解

类型	说明	默认值
string	不可变的 Unicode 字符串	null
object	所有类型的基类	null
dynamic	运行时类型检查	无默认值
class	自定义引用类型	null
array	相同类型元素的集合	null

string name = "John";         // string——特殊的引用类型
object obj = 42;              // object——可存储任意类型
dynamic dyn = "Hello";        // dynamic——运行时确定类型
dyn = 123;                    // 运行时可改变类型（不推荐滥用）

string 的不可变性

string s = "Hello";
s += " World";  // 实际上创建了新字符串，原字符串不变
// 这在循环中大量拼接时性能极差（应使用 StringBuilder）

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四、枚举（Enum）

枚举是一组命名常量，用于表示一组有限的可选值。枚举是值类型，底层默认使用 int 存储。

详细内容已移至独立文档：10-枚举

// 简单示例
public enum Season { Spring, Summer, Autumn, Winter }
Season current = Season.Summer;
Console.WriteLine((int)current);  // 1

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五、结构体（Struct）

结构体是值类型，适合表示轻量级数据对象。struct 不支持继承，但可以实现接口。

详细内容已移至独立文档：20-结构体

// 简单示例
public struct Point { public int X; public int Y; }

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六、可空类型（Nullable）

1. 为什么需要可空类型

值类型不能为 null（例如 int 永远是数值），但实际开发中需要表示"值未知"的情况。

2. Nullable 语法

// 两种等价写法
Nullable<int> nullable1 = null;
int? nullable2 = null;  // 推荐语法糖

// 赋值
int? age = null;        // 年龄未知
age = 25;               // 年龄已知

// 字符串已经是引用类型，可以为 null
string? name = null;    // C# 8.0+ 可空引用类型

3. 可空类型的成员

int? number = null;

// HasValue —— 检查是否有值
if (number.HasValue)
    Console.WriteLine(number.Value);  // 获取值

// Value —— 获取值（如果没有值会抛异常）
// int val = number.Value;  // ⚠️ 空时 InvalidOperationException

// GetValueOrDefault —— 安全获取值
int result = number.GetValueOrDefault();    // null 时返回 0（默认值）
int result2 = number.GetValueOrDefault(-1); // null 时返回 -1（指定默认值）

// 简写：空合并运算符
int display = number ?? -1;  // null 时返回 -1

4. 可空类型的比较

int? a = null;
int? b = 5;

Console.WriteLine(a == null);  // True
Console.WriteLine(a == b);     // False
Console.WriteLine(a < b);      // False（null 不参与比较）
Console.WriteLine(a > b);      // False

// 比较规则：两个 null 相等，null 与任何非 null 值不相等
Console.WriteLine(null == null);   // True
Console.WriteLine(null == 5);      // False

5. 可空类型的常用模式

// 模式 1：数据库字段映射（年龄未知）
int? age = GetAgeFromDatabase();
if (age.HasValue)
    Console.WriteLine($"年龄：{age.Value}");
else
    Console.WriteLine("年龄未知");

// 模式 2：方法返回值表示可能失败
int? TryParseInt(string s)
{
    if (int.TryParse(s, out int result))
        return result;
    return null;  // 解析失败返回 null
}

int? parsed = TryParseInt("123");
if (parsed.HasValue)
    Console.WriteLine(parsed.Value);

// 模式 3：可空类型运算
int? x = 10;
int? y = null;
int? z = x + y;  // 结果是 null（因为 y 是 null）

可空引用类型（C# 8.0+）

// 默认所有引用类型都是不可为 null 的
string notNull = "Hello";
// string notNull = null;  // 编译警告

// 使用 ? 标记可为 null
string? nullable = null;  // 明确表示可能为 null

// 使用前需要判空
if (nullable != null)
    Console.WriteLine(nullable.Length);  // 安全

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八、类型大小速查

类型	大小	说明
byte	1 字节	最小整数
short	2 字节	短整数
int	4 字节	默认整数
long	8 字节	长整数
float	4 字节	单精度浮点
double	8 字节	双精度浮点（默认浮点）
decimal	16 字节	高精度财务计算
bool	1 字节	布尔值
char	2 字节	Unicode 字符
DateTime	8 字节	日期时间

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核心知识点总结

类型分类图

C# 数据类型
├── 值类型（Value Type）
│   ├── 简单类型：int, long, float, double, char, bool, byte...
│   ├── 枚举（enum）
│   ├── 结构体（struct）
│   └── 可空类型（Nullable<T>）
│
└── 引用类型（Reference Type）
    ├── string
    ├── class
    ├── array
    ├── interface
    └── delegate

选择指南

场景	推荐类型
整数运算	int（默认）、long（大数）
浮点运算	double（默认）、decimal（财务）
文本	string
单个字符	char
有限可选值	enum
轻量数据对象	struct（< 16 字节）
复杂对象	class
值可能为空	int? 等可空类型
未知类型	object
真/假	bool

注意事项

1. 值类型赋值是复制——修改副本不影响原变量
2. 引用类型赋值是复制引用——两个变量指向同一对象
3. 装箱拆箱有性能开销——大量循环中应避免，优先使用泛型集合
4. struct 适合小数据——过大的 struct 在传递时复制成本高
5. 枚举提升代码可读性——避免使用魔法数字（magic number）
6. 可空类型方便处理缺失数据——配合 ?? 运算符使用更简洁
7. decimal 精确但慢——float/double 快但可能有精度误差
8. 优先使用泛型集合——List<T> 替代 ArrayList，避免装箱拆箱