1.概覽
較之以往任何一種開發語言來說，.NET在類型系統上的創新設計都是無與倫比的。強大的通用類型系統CTS（Common Type System）奠定了整個.NET體系的基石。這套類型系統是貫穿於.NET Framework和各種中間語言之間的。因此需要從兩個方面來理解.NET的類型系統。
總體來說，.NET的類型是一種完全的面向對象的類型。它由最底層的object類型開始，逐步擴展，上面再分支為值類型Value Type以及引用類型Reference Type。由值類型由分支出基礎值類型、用戶定義值類型以及枚舉類型。由引用類型分支出自描述類型、指針類型、接口類型。由自描述類型又分支出類類型、數組類型等。
下圖展示了.NET的類型體系分支：
這是一基於自演化的體系，由一個根類型逐漸分支。其結構體系完全符合自然發展規律，符合面向對象的思想。這種思想早在中國古代經典著作中就奠定了理論基礎，在《易經》中提到這樣的思想：太極生兩儀、兩儀生四象、四象生八卦、八卦演萬物。而.NET的類型體系正是符合這種發展的思想觀。它所帶來的優勢是不言而喻的：
架構清晰
整個樹形架構劃分明確，便於程序的設計，便於理解。
通用性強
這種明確的類型系統有效的保證了.NET實現的多語言開發，中間語言轉換，統一編譯的特性。
便於檢測
正是基於它清晰的架構，便於在程序出現錯誤時，按不同的類型需求檢測錯誤。
擴展性好
統一的設計保證了類型的可擴展性。
2.從源頭說起
前面已提到過，.NET類型系統全部來源於一個統一的基礎即System.Object類型。它定義於.NET Framework下，在C#中對應的類型為object類型。.NET實行了一種語言架構分離的機制，它的基本類型並沒有定義於語言中，而是內置在.NET Framework內。這樣的設計進一步保障了公共語言系統的成功及工作效率。而我們在語言中也可以方便的使用助記符來代替，例如System.Object在語言中可使用object替換，System.Int32在語言中可使用int替換。值得一提的是，這種替換名字雖有細小的差別，但仍是基於基本類型的。因此並不像網上某些文章提到的會損失性能。因為其在代碼編譯之前就會在MSIL中完成類型的轉換。請看以下示例。
static void Main(string[] args)
{
int intA = 123;
Console.WriteLine(intA.ToString());
}
這段程序描述了一個int型變量的定義。當該腳本轉換成IL後，其代碼如下：
其中紅色區域為int型變量在轉換後的類型，由此可見，它仍是.NET Framework中定義的基本類型。
System.Object中擁有幾個最基本的方法，包括實例方法：
靜態方法：
這幾個簡單的方法為object所有的分支類型所共有。其中使用最普遍的就是ToString()方法。用於返回對象的字符串形式。在調試程序時，經常會運用它來判斷當前對象是否正確。獲得當前值。< /p>
Equals和ReferenceEquals用於對對象的實例進行相等比較。
GetType：用於運行時獲取對象的運行時類型。
GetHashCode用於獲取對象的散列碼。
除此之外還包括了MemberwishClone方法，用於實現對象實例的淺拷貝，它是base基類中的一個受保護級別的方法。
最後還有一個非常特殊的Finalize方法，用於垃圾回收時處理資源的清理工作。該方法無法在自定義類中顯示重寫。要實現它，只需為類定義析構函數即可。但要注意，Finalize對系統的開銷非常大，因此請盡量少的使用它。
3.從內存結構談起
以上簡單的介紹了.NET類型系統的劃分和設計基礎。但要真正了解.NET類型的細節問題，就需要弄清楚類型在內存中的表現形式。因為類型最重要的作用，即它的核心價值就在於為應用程序的各個元素開辟相應的內存空間，指定其運行的位置。合理分配的內存空間可保證程序穩定有序的運行，也是決定程序性能的一項硬指標。
.NET類型系統的設計源自JAVA，其數據在內存的存儲區域被劃分成兩個不同的部分，堆棧區（Strack）和托管堆（Manage Heap），堆棧區用於存儲值類型，而引用類型則依賴於托管堆。這個過程是這樣進行的：
在32位的操作系統上，當用戶執行編譯好的應用程序時，操作系統會在內存中為程序創建一個進程，同時為其分配4GB的內存空間（此空間是通過內存地址映射實現的虛擬空間），這塊空間即為托管堆區，一般引用類型的實際數據都存儲在此，而在堆棧上存儲的則是引用類型的地址指針。
3.1值類型
而對於值類型來說，通常是存儲於線程的堆棧上。堆棧是一種先進後出，並從高地址向低地址擴展的數據結構，它是一塊連續的內存的區域。在系統分配時會被指定大小。若存儲的數據超出了這塊指定區域就會發生“溢出”錯誤。下圖表明了堆棧在內存中的存儲結構。< /p>
這個概念非常重要，理解了這一點，在後面談到數據類型轉換時的重重問題就可以迎刃而解了。打一個不恰當的比喻來說，堆棧就好比酒店內的房間，不同類型、不同數量的客人被安排在不同大小的房間內，有單間、雙人間、三人間、豪華間還有總統套房。酒店前台會根據客人的不同需要進行分配。這裡的酒店前台好比堆棧中的地址指針。此指針指向堆棧中下一個自由地址空間。
下面的程序使用.NET的指針，定義了3個int型變量，分別獲取它們的內存地址和值，從結果可以看出，值類型的內存分配方式：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
namespace ConsoleApplication5
{
class Program
{
unsafe static void Main(string[] args)
{
int a = 1;
int* addInt = &a;
Console.WriteLine("指針地址為：{0}，內容為{1}。", (uint)addInt, addInt->ToString());
byte b = 2;
byte* addByte = &b;
Console.WriteLine("指針地址為：{0}，內容為{1}。", (uint)addByte, addByte->ToString());
decimal c = 3m;
decimal* addDecimal = &c;
Console.WriteLine("指針地址為：{0}，內容為{1}。", (uint)addDecimal, addDecimal->ToString());
bool d = true;
bool* addBool = &d;
Console.WriteLine("指針地址為：{0}，內容為{1}。", (uint)addBool, addBool->ToString());
}
}
}
運行結果如下：
這個程序很好的表明了值類型在地址中是如何進行存儲的。4個值從第1242220的高地址位開始一直向低地址位延伸。每次根據數據類型的不同分配不同長度的內存單元，用於存儲所需數據。當然地址的起始位置是根據系統當前的資源情況而分配的。
另外我們還需要了解的是值類型的作用域也有嚴格的規定。值類型的作用域被規范在一個代碼塊中，例如上面的例子程序中，a、b、c、d四個變量的作用域就只在main主函數中存在，當程序運行到主函數的最後一個}符號時，四個變量被依次釋放內存，這一操作是由系統自動完成的，並不需要人為去進行干預。< /p>
當然有些情況下值類型的作用域也被延伸。例如使用ref或out來按引用傳遞參數時，值類型的作用域則可被擴展到程序塊之外。
3.2引用類型
說完值類型，讓我們再回到引用類型上。首先要了解，為什麼需要引用類型。實際上，相對於引用類型來說，值類型的執行效率要高得多，並且後者的內存開銷也要比引用類型小。那麼是不是僅需要它就行啦？我們前面也談到，類型的核心價值就是提高程序的性能，這樣看來引用類型似乎是違背了這一原則。
事實是，我們不僅需要引用類型，而且它的作用往往比值類型顯得更加重要。因為值類型雖使用簡便，但最大的缺點就是受到語句塊作用域的限制，並且只能存儲一些小的數據類型，以至於使用上欠缺靈活性。而引用類型克服了這些缺點，首先是它的存儲位置被分為兩個區域。它在堆棧上聲明並被分配空間，但此空間存儲的僅是實際數據在托管堆中的地址的引用。真正的數據被存儲在托管堆中，托管堆的內存存放類似於堆棧，但它有一個專門的工具來負責內存的清理工作，這個工具就是垃圾收集器GC。垃圾收集器會定期檢查堆棧中的數據占用情況，若發現不用的對象（有一種算法來負責），或用戶提出了申請，則開動GC，回收內存中相應的資源。
引用類型使用運算符new進行創建，方法如下：
Test test = new Test();
Test是類型的名稱，這裡可以是用戶自定義類型、也可以是系統內置類型。這行語句與普通的值類型定義相比僅是等號右邊有所不同，但它本身包含了以下幾個步驟。
3.2.1 聲明類型，在堆棧開辟內存空間
等號左邊和值類型一樣，首先指明了數據的類型為Test類型，此時編譯器將會在同一命名空間下查找是否存在Test類型，若沒有則在引用中查找是否有using指向不同命名空間下的這一對象，若不存在則返回一個錯誤提示：“找不到類型或或命名空間名稱”。當然這一步驟會在源代碼編譯前就完成。但也有一種情況就是編譯成功後，系統中注冊的動鏈意外丟失，也會造成編譯後的錯誤。
若類型存在，則根據此類型的需要在內存的堆棧區開辟空間。因此，即使是引用類型，仍然需要消耗堆棧區的空間。和值類型不同的時，此時，堆棧空間中存儲的不是引用類型的數據，而是引用類型在托管堆中的地址。
3.2.2 在托管堆開辟內存空間
當運行到new操作符時，系統開始在托管堆上分配內存，用於存放引用類型的實際數據。New不僅是用於創建對象，還有一個重要的作用就是調用類構造函數。在IL中，new被newobj命名所定義，但new並不是為引用類型所獨有的。值類型也有使用new的情況，看下面的示例程序。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
namespace ConsoleApplication1
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//使用new聲明值類型
int intA = new int();
intA = 2;
Console.WriteLine(intA.ToString());
//聲明結構體時，並不一定需要new操作符
StrTest strTest;
strTest.intA = 123;
Console.WriteLine(strTest.intA.ToString());
//引用類型必須用new實例化
ClaTest claTest = new ClaTest();
claTest.intA = 123;
Console.WriteLine(claTest.intA.ToString());
}
}
struct StrTest
{
public int intA;
}
class ClaTest
{
public int intA;
}
}
在此程序中，定義了一個int型的值類型，一個結構體，一個類。我們可以看出，在聲明值類型時，也可以使用new操作符，也可以不使用 new。而聲明引用類型時，必須使用new操作符，因為需要new為引用類型在托管堆中分配資源。但new並不為值類型在托管堆中開辟內存區。
3.2.3 調用構造函數
new的最後一個作用就是調用類或結構體的構造函數。構造函數是與類名同名的方法成員，由類在初始化後自動運行，用來完成一些數據的初始化工作。
