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C# 数据类型---值类型和引用类型

2019-11-20

C# 数据类型

在 C# 中,变量分为以下几种类型:

值类型(Value types)

引用类型(Reference types)

指针类型(Pointer types)


区别:

值类型直接存储其值。

引用类型存储对值的引用。

其本质是Value与Reference的区别,两种类型在内存中的存储方式有显著区别。


不同的存储对象

值类型变量存储的是变量的值,直接储存在栈内存中。

引用类型变量存储的是变量所在的内存地址,引用类型变量的实际数据存储于托管堆,变量本身仅仅是一个指向堆中实际数据的地址,存储于栈内存中,通常是四个字节。


不同的存储位置

值类型Value存储在线程堆栈中。

引用类型Reference存储在托管堆上。


内存格局通常划分为四个区:

全局数据区:存放全局变量,静态数据,常量

代码区:存放所有的程序代码

栈区:存放为运行而分配的局部变量,参数,返回数据,返回地址等

堆区:即自由存储区


为了理解值类型变量和引用类型变量的内存分配模型,我们应先区分两种不同的内存区域——线程堆栈Thread Stack和托管堆Managed Heap。


每一个正在运行的程序都对应着一个进程Process,在一个进程内部,可以有一个或多个线程Thread,每个线程都拥有一块“自留地”,成为线程堆栈,大小为1M,用于保存自身的一些数据,如函数中定义的局部变量、函数调用时传送的参数值等。


现在我们可以解释第一句话——值类型存储在线程堆栈中,也就是说所有值类型的变量都是在线程堆栈中分配的。


另一块内存区域称为堆Heap,在.NET这种托管环境下,堆由CLR(Common Language Runtime)管理,所以又称托管堆Managed Heap。例如使用new关键字创建类的对象实例时,分配给对象的内存单元就位于托管堆中。


如果变量是引用类型变量,则可以将其值设置为null,表示它不引用任何对象(可以将理解为将指针指向空)。而值类型不能为null,这也是为什么值类型初始化时必须指定初始值或默认值。


不同的类型

这里类型区分的对象是C#中内建的类型Type和用户自定义的类型。

C#中的值类型:C#有15个预定义类型,其中13个是值类型,两个是引用类型(string和object)。

c#值类型和引用类型简介.png


一、值类型(Value types)

值类型变量可以直接分配给一个值。它们是从类 System.ValueType 中派生的。

值类型直接包含数据。比如 int、char、float,它们分别存储数字、字符、浮点数。当您声明一个 int 类型时,系统分配内存来存储值。

下表列出了 C# 2010 中可用的值类型:

类型描述范围默认值
bool布尔值True 或 FalseFalse
byte8 位无符号整数0 到 2550
char16 位 Unicode 字符U +0000 到 U +ffff'\0'
decimal128 位精确的十进制值,28-29 有效位数(-7.9 x 1028 到 7.9 x 1028) / 100 到 280.0M
double64 位双精度浮点型(+/-)5.0 x 10-324 到 (+/-)1.7 x 103080.0D
float32 位单精度浮点型-3.4 x 1038 到 + 3.4 x 10380.0F
int32 位有符号整数类型-2,147,483,648 到 2,147,483,6470
long64 位有符号整数类型-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,8070L
sbyte8 位有符号整数类型-128 到 1270
short16 位有符号整数类型-32,768 到 32,7670
uint32 位无符号整数类型0 到 4,294,967,2950
ulong64 位无符号整数类型0 到 18,446,744,073,709,551,6150
ushort16 位无符号整数类型0 到 65,5350


如需得到一个类型或一个变量在特定平台上的准确尺寸,可以使用 sizeof 方法。表达式 sizeof(type) 产生以字节为单位存储对象或类型的存储尺寸。下面举例获取任何机器上 int 类型的存储尺寸:


using System;

namespace DataTypeApplication

{

   class Program

   {

      static void Main(string[] args)

      {

         Console.WriteLine("Size of int: {0}", sizeof(int));

         Console.ReadLine();

      }

   }

}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Size of int: 4



二、引用类型(Reference types)

引用类型不包含存储在变量中的实际数据,但它们包含对变量的引用。

引用类型的变量又称为对象,可存储对实际数据的引用。


换句话说,它们指的是一个内存位置。使用多个变量时,引用类型可以指向一个内存位置。如果内存位置的数据是由一个变量改变的,其他变量会自动反映这种值的变化。


内置的引用类型有:object、dynamic 和 string。

用户自定义引用类型有:class、interface 或 delegate。我们将在以后的章节中讨论这些类型。


object   System.Object  指向类实例的引用,默认值为null

string    System.String   指向字符串对象的引用,默认值为null


对象(Object)类型

对象(Object)类型 是 C# 通用类型系统(Common Type System - CTS)中所有数据类型的终极基类。Object 是 System.Object 类的别名。所以对象(Object)类型可以被分配任何其他类型(值类型、引用类型、预定义类型或用户自定义类型)的值。但是,在分配值之前,需要先进行类型转换。


当一个值类型转换为对象类型时,则被称为 装箱(Boxed);另一方面,当一个对象类型转换为值类型时,则被称为 拆箱。


object obj;

obj = 100; // 这是装箱

动态(Dynamic)类型

您可以存储任何类型的值在动态数据类型变量中。这些变量的类型检查是在运行时发生的。


声明动态类型的语法:

dynamic <variable_name> = value;

例如:


dynamic d = 20;

动态类型与对象类型相似,但是对象类型变量的类型检查是在编译时发生的,而动态类型变量的类型检查是在运行时发生的。


字符串(String)类型

字符串(String)类型 允许您给变量分配任何字符串值。字符串(String)类型是 System.String 类的别名。它是从对象(Object)类型派生的。字符串(String)类型的值可以通过两种形式进行分配:引号和 @引号。


例如:


String str = "runoob.com";

一个 @引号字符串:


@"runoob.com";

C# string 字符串的前面可以加 @(称作"逐字字符串")将转义字符(\)当作普通字符对待,比如:


string str = @"C:\Windows";

等价于:


string str = "C:\\Windows";

@ 字符串中可以任意换行,换行符及缩进空格都计算在字符串长度之内。


string str = @"<script type=""text/javascript"">

    <!--

    -->

</script>";



三、指针类型(Pointer types)

指针类型变量存储另一种类型的内存地址。C# 中的指针与 C 或 C++ 中的指针有相同的功能。


声明指针类型的语法:

type* identifier;

例如:


char* cptr;

int* iptr;