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《.net編程先鋒C#》第四章 C#類型

編輯：關於C語言

第四章 C#類型
既然你知道了怎樣創建一個簡單的C#程序，我將會給你介紹C#的類型系統。在這一章中，你學到如何使用不同的值和引用類型，加框和消框機制能為你作些什麼。盡管這一章的不側重於例子，但你可以學到很多重要的信息，關於如何創建現成類型的程序。
4.1 值類型
各種值類型總是含有相應該類型的一個值。C#迫使你初始化變量才能使用它們進行計算-變量沒有初始化不會出問題，因為當你企圖使用它們時，編譯器會告訴你。每當把一個值賦給一個值類型時，該值實際上被拷貝了。相比，對於引用類型，僅是引用被拷貝了，而實際的值仍然保留在相同的內存位置，但現在有兩個對象指向了它（引用它）。C#的值類型可以歸類如下：
·簡單類型（Simple types ）
·結構類型（struct types）
·枚舉類型（Enumeration types）
4.1.1 簡單類型
在C#中出現的簡單類型共享一些特性。第一，它們都是.Net系統類型的別名。第二，由簡單類型組成的常量表達式僅在編譯時而不是運行時受檢測。最後，簡單類型可以按字面被初始化。以下為C#簡單類型歸類：
·整型
·布爾型
· 字符型 (整型的一種特殊情況)
·浮點型
·小數型

4.1.1.1 整型
C#中有9個整型。 sbyte 、byte、 short、 ushort、 int、 uint、 long、 ulong 和 char（單獨一節討論）。它們具有以下特性：

·sbyte型為有符號8位整數，取值范圍在128~127之間。
·bytet型為無符號16位整數，取值范圍在0~255之間。
·short型為有符號16位整數，取值范圍在-32,768~32,767之間。
·ushort型為無符號16位整數，取值范圍在0~65,535之間。
·int型為有符號32位整數，取值范圍在-2,147,483,648~ 2,147,483,647之間。
·uint型為無符號32位整數，取值范圍在 0 ~ 4,294,967,295之間。
·long型為64位有符號整數，取值范圍在9,223,372,036,854,775,808~ 9,223,372,036,854,775,807之間。
·ulong型為64位無符號整數，取值范圍在0 ~ 18,446,744,073,709,551,615之間。

VB和C程序員都可能會對int和long數據類型所代表的新范圍感到驚訝。和其它的編程語言相比，在C#中，int不再取決於一個機器的字（Word)的大小，而long被設成64位。

4.1.1.2 布爾型
布爾數據類型有true和false兩個布爾值。可以賦於true或false值給一個布爾變量，或可以賦於一個表達式，其所求出的值等於兩者之一：
bool bTest = (80 > 90);
與C和C++相比，在C#中，true值不再為任何非零值。不要為了增加方便而把其它整型轉換成布爾型。

4.1.1.3 字符型
字符型為一個單Unicode 字符。一個Unicode字符16位長，它可以用來表示世界上多種語言。可以按以下方法給一個字符變量賦值：
char chSomeChar = 'A';
除此之外，可以通過十六進制轉義符（前綴\x）或Unicode表示法給變量賦值（前綴\u）：
char chSomeChar = '\x0065';
char chSomeChar = '\u0065';
不存在把char轉換成其它數據類型的隱式轉換。這就意味著，在C#中把一個字符變量當作另外的整數數據類型看待是行不通的——這是C程序員必須改變習慣的另一個方面。但是，可以運用顯式轉換：
char chSomeChar = (char)65;
int nSomeInt = (int)'A';
在C中仍然存在著轉義符（字符含義）。要換換腦筋，請看表4.1。

Table 4.1 轉義符（ Escape Sequences）

轉義符字符名
\' 單引號
\" 雙引號
\\ 反斜槓
\0 空字符
\a 感歎號（Alert ）
\b 退格
\f 換頁
\n 新行
\r 回車
\t 水平 tab
\v 垂直tab

4.1.1.4 浮點型
兩種數據類型被當作浮點型：float和double。它們的差別在於取值范圍和精度：
float: 取值范圍在 1.5x10^-45~ 3.4x10^38之間，精度為7位數。
double: 取值范圍在 5.0x10^-324 ~ 1.7x10^308之間，精度為 15~16 位數。
當用兩種浮點型執行運算時，可以產生以下的值：
正零和負零
正無窮和負無窮
非數字值（Not-a-Number，縮寫NaN）
非零值的有限數集
另一個運算規則為，當表達式中的一個值是浮點型時，所有其它的類型都要被轉換成浮點型才能執行運算。

4.1.1.5 小數型（The decimal Type)
小數型是一種高精度、128位數據類型，它打算用於金融和貨幣的計算。它所表示的范圍從大約1.0x10^-28 到 7.9x10^28，具有28至29位有效數字。要注意，精度是以位數 (digits)而不是以小數位（decimal places)表示。運算准確到28個小數位的最大值。
正如你所看到的，它的取值范圍比double的還窄，但它更精確。因此，沒有decimal和double之間的隱式轉換——往一個方向轉換可能會溢出，往另外一個方向可能會丟失精度。你不得不運用顯式轉換。
當定義一個變量並賦值給它時，使用 m 後綴以表明它是一個小數型：
decimal decMyValue = 1.0m;
如果省略了m，在變量被賦值之前，它將被編譯器認作double型。

4.1.2 結構類型
一個結構類型可以聲明構造函數、常數、字段、方法、屬性、索引、操作符和嵌套類型。盡管列出來的功能看起來象一個成熟的類，但在C#中，結構和類的區別在於結構是一個值類型，而類是一個引用類型。與C++相比，這裡可以用結構關鍵字定義一個類。
使用結構的主要思想是用於創建小型的對象，如Point和FileInfo等等。你可以節省內存，因為沒有如類對象所需的那樣有額外的引用產生。例如，當聲明含有成千上萬個對象的數組時，這會引起極大的差異。
清單4.1 包含一個命名為IP的簡單結構，它表示一個使用byte類型的4個字段的IP地址。我不包括方法等，因為這些工作正如使用類一樣，將在下一章有詳細的描述。

清單4.1 定義一個簡單的結構

1: using System;
2:
3: struct IP
4: {
5: public byte b1,b2,b3,b4;
6: }
7:
8: class Test
9: {
10: public static void Main()
11: {
12: IP myIP;
13: myIP.b1 = 192;
14: myIP.b2 = 168;
15: myIP.b3 = 1;
16: myIP.b4 = 101;
17: Console.Write("{0}.{1}.",myIP.b1,myIP.b2);
18: Console.Write("{0}.{1}",myIP.b3,myIP.b4);
19: }
20: }

4.1.3 枚舉類型
當你想聲明一個由一指定常量集合組成的獨特類型時，枚舉類型正是你要尋覓的。最簡單的形式，它看起來可能象這樣：
enum MonthNames { January, February, March, April };
因我慣用缺省設置，故枚舉元素是int型，且第一個元素為0值。每一個連續的元素按1遞增。如果你想給第一個元素直接賦值，可以如下把它設成1：
enum MonthNames { January=1, February, March, April };
如果你想賦任意值給每個元素——甚至相同的值——這也沒有問題：
enum MonthNames { January=31, February=28, March=31, April=30 };
最後的選擇是不同於int的數據類型。可以在一條語句中按如此賦值：
enum MonthNames : byte { January=31, February=28, March=31, April=30 };
你可以使用的類型僅限於long、int、short和byte。

4.2 引用類型
和值類型相比，引用類型不存儲它們所代表的實際數據，但它們存儲實際數據的引用。在C#中提供以下引用類型給你使用：
·對象類型
·類類型
·接口
·代表元
·字符串類型
·數組

4.2.1 對象類型
對象類型是所有類型之母——它是其它類型最根本的基類。因為它是所有對象的基類，所以可把任何類型的值賦給它。例如，一個整型：
object theObj = 123;
給所有的C++程序員一個警告：object並不等價於你可能正在尋找的void*。無論如何，忘掉指針總是個好主意。
當一個值類型被加框（作為一個對象利用）時，對象類型就被使用了。這一章稍後會討論到加框和消框

4.2.2 類類型
一個類類型可以包含數據成員、函數成員和嵌套類型。數據成員是常量、字段和事件。函數成員包括方法、屬性、索引、操作符、構造函數和析構函數。類和結構的功能是非常相似的，但正如前面所述，結構是值類型而類是引用類型。
和C++相比，僅允許單繼承。（你不能擁有派生一個新對象的多重基類。）但是，C#中的一個類可以派生自多重接口，該接口在下一節將得到描述。
第五章 “類”專門討論使用類編程。這一節僅打算給出C#類在哪裡適合類型圖的一個全貌。

4.2.3 接口
一個接口聲明一個只有抽象成員的引用類型。跟C++中相似的概念為：一個結構的成員，且方法等於0。如果你不知道那些概念的任何東西，這裡就是在C#中一個接口實際所做的。僅僅只存在著方法標志，但根本就沒有執行代碼。這就暗示了不能實例化一個接口，只能實例化一個派生自該接口的對象。
可以在一個接口中定義方法、屬性和索引。所以，對比一個類，接口有什麼特殊性呢？當定義一個類時，可以派生自多重接口，而你只能可以從僅有的一個類派生。
你可能會問："OK，但我必須實現所有的接口成員，那麼我能從這個途徑得到什麼呢?" 我想舉一個來自.Net的例子：很多類實現了IDictionary 接口。你可以使用簡單的類型轉換訪問接口：
IDictionary myDict = (IDictionary)someobjectthatsupportsit;
現在你的代碼可以訪問字典了。可等等，我說很多類可以實現這個接口——所以，你可以在多個地方重用代碼來訪問IDictionary 接口！一旦學會，任何地方都可使用。
當你決定在類設計中使用接口時，學習更多關於面向對象的設計是個好主意。這本書不能教你這些概念，但你可以學習如何創建接口。以下的代碼段定義接口IFace，它只有一個方法：
interface IFace
{
void ShowMyFace();
}
正如我所提到的，不能從這個定義實例化一個對象，但可以從它派生一個類。因此，該類必須實現ShowMyFace抽象方法：
class CFace:IFace
{
public void ShowMyFace()
{
Console.WriteLine("implementation");
}
}

接口成員和類成員的區別在於，接口成員不能被實現。因此，我不想在下一章中再次提到這一點。

4.2.4 代表元
一個代表元封裝了具有一些標志的一個方法。基本上，代表元是類型安全和函數指針的安全版本(回調功能)。可以同時在一個代表元實例中同時封裝靜態和實例方法。
盡管你可以用代表員當作具有方法，但它們的主要用途是擁有有一個類事件。再次，我想把你引到下一章，那裡會詳細地討論類。
4.2.5 字符串類型
C程序員可能會詫異，但當然，C#有一個用於操作字符串數據的基本字符串類型。字符串類直接派生自對象，且它是被密封的，這意味著再不能從它派生類。就象其它類型，字符串是預定義類System String的一個別名。
它的用法十分簡單：
string myString = "some text";
合並字符串同樣簡單：
string myString = "some text" + " and a bit more";
而如果你想訪問單個字符，所要做的就是訪問下標：
char chFirst = myString[0];
當比較兩個字符串是否相等時，簡單地使用"=="比較操作符。
if (myString == yourString) ...
我只不過想提到，盡管字符串是一個引用類型，比較時是比較值，而不是比較引用(內存地址)。
字符串類型幾乎用於這本書的每一個例子中，而且在這些例程中，我會介紹給你一些由字符串對象所顯露的極其有趣的方法。
4.2.6 數組
一個數組包含有通過計算下標訪問的變量。所有包含於數組中且被當作元素的變量必須是同一類型。這種類型自然被稱為"數組類型"。數組可以存儲整數對象、字符串對象或者你提出的任何對象。
數組的維數就是所謂的排(rank)，它決定了相關數組元素的下標數。最常用的數組是一維數組(第一排)。一個多維數組具有的排數大於1 。每個維的下標始於0，終於維的長度減1 。
應有足夠的理論支持。讓我們看一下用一個數組初始化器( array initializer)初始化的數組：
string[] arrLanguages = { "C", "C++", "C#" };
該簡寫效果等同以下：
arrLanguages[0]="C"; arrLanguages[1]="C++"; arrLanguages[2]="C#";
而編譯器為你做了所有的工作。當然，它將同樣為多維數組初始化器工作：
int[,] arr = {{0,1}, {2,3}, {4,5}};
它是以下的簡寫：
arr[0,0] = 0; arr[0,1] = 1;
arr[1,0] = 2; arr[1,1] = 3;
arr[2,0] = 4; arr[2,1] = 5;
如果你不想事先初始化一個數組，但知道了它的大小，該聲明就象這樣：
int[,] myArr = new int[5,3];
如果數組的大小必須動態地被計算，用於數組創建的語句可以象這樣寫：
int nVar = 5;
int[] arrToo = new int[nVar];
正如我在這一節開始所陳述的，你可以往數組裡面塞任何東西，只要所有的元素類型都相同。因此，如果你想把任何東西放進一個數組，就聲明它的類型為對象：

4.3 加框和消框
這一章的課程中，我已經給出了各式各樣的值類型和引用類型。由於速度的原因，你會使用值類型——它除了占據一定空間的內存塊外，就沒有什麼了。但是，有時對象的方便性就象值類型一樣好用。
這就是加框和消框登上了舞台的地方，加框和消框是C#類型系統的核心概念。通過允許一個值類型轉換成類型對象或從類型對象轉換成值類型，這種機制形成了值類型和引用類型之間的捆綁連接。任何東西終究是一個對象——但是，僅當需要它們是對象時。
4.3.1 加框轉換
給一個值加框指隱式地把任何值類型轉換成類型對象。當一個值類型被加框時，一個對象實例就被分配，且值類型的值被拷貝給新的對象。
看以下例子：
int nFunny = 2000;
object oFunny = nFunny;
第二行的賦值暗示調用一個加框操作。nFunny整型變量的值被拷貝給oFunny對象。現在整型變量和對象變量都同時存在於棧中，但對象的值居留在堆中。
那麼，它暗示著什麼呢?它們的值互相獨立——在它們之間沒有連接。(oFunny沒有引用nFunny的值。) 以下代碼說明了結果：
int nFunny = 2000;
object oFunny = nFunny;
oFunny = 2001;
Console.WriteLine("{0} {1}", nFunny, oFunny);
當代碼改變oFunny的值時，nFunny的值並沒有改變。只要你腦袋中有這個copy動作，就能夠使用值類型的對象功能，發揮出你的巨大優勢！
4.3.2 消框轉換
和加框相比，消框是顯式操作——必須告訴編譯器，你想從對象中抽取出哪一種值類型。當執行消框操作時，C#檢測所請求的值類型實際上存儲在對象實例中。經過成功的校驗，該值被消框。

這就是消框如何執行：
int nFunny = 2000;
object oFunny = nFunny;
int nNotSoFunny = (int)oFunny;

如果錯誤地請求一個double值
double nNotSoFunny = (double)oFunny;
通用語言運行時(Common Language Runtime，簡寫CLR)將會引發一個InvalidCastException異常。你可以在第7章 "異常處理" 中學到更多有關異常處理的知識。

4.4 小結
在這一章中，你學到了C#中用到的各種類型。簡單的值類型包括整型、布爾型、浮點型和小數型。你會非常經常地用到一些類型，進行數學和金融的計算，還有邏輯表達。
在介紹引用類型之前，我顯示了一個看起來象類的結構類型。它幾乎如一個類般地運作，但它只是一個值類型，這使它更加適合需要有大量的小對象的場合。
引用類型起始於所有對象之母的objedt本身。object是C#中所有對象的基類，且它同樣用於值類型的加框和消框。除此之外，我還讓你領略了代表元、字符串和數組。
令C#程序員十分神氣的類型就是類。它是C#面向對象編程的心髒，下一章整章專門讓你迅速理解這個激動人心且功能強大的類型。