3.3 数据类型
C#中的变量类型分为两种：值类型和引用类型。两者的差异在于数据存储方式不同，值类型变量直接存储实际数据值，引用类型变量则存储实际数据的引用，程序可通过此引用找到真正的数据。
3.3.1 值类型
值类型变量直接存储变量的数据值，包含整数类型、浮点类型以及布尔类型等。值类型变量在栈中进行分配，因此效率很高。值类型变量具有如下特性。
值类型变量存储在栈中。
访问值类型变量时，一般都是直接访问其实例。
每个值类型变量都有自己的数据副本，因此对某个值类型变量的操作不会影响到其他变量。
复制值类型变量时，复制的是变量的值，而不是变量的地址。
值类型变量不能为null，必须具有一个确定的值。
值类型是从System.ValueType类继承而来的类型，下面详细介绍其包含的几种数据类型。
1．整数类型
整数类型用来存储整数数值，即没有小数部分的数值。可以是正数，也可以是负数。C#中内置的整数类型如表3.1所示。
表3.1 C#内置的整数类型
其中，sbyte、byte、short、ushort类型用于表示范围较小的整数。使用这种类型时，必须特别注意数值的大小，稍不注意就会导致运算溢出，产生错误。
注意
C#中，整型数据包括3种表示形式：十进制、八进制和十六进制。
十进制：用0～9表示，逢十进位，不能以0作为开头（0除外），如120、0、-127。
八进制：用0～7表示，逢八进位，必须以0开头，如0123（十进制数为83）、-0123（十进制数为-83）。
十六进制：用0～9和A～F（或a～f）表示，逢十六进位，必须以0X或0x开头，如0x25（十进制数为37）、0Xb01e（十进制数为45086）。
【例3.2】使用int和byte变量（实例位置：资源包\TM\sl\3\2）
创建一个控制台应用程序，声明一个int类型变量ls并初始化为927，一个byte类型变量shj并初始化为255，最后输出，代码如下。
程序运行结果如下。
ls=927
shj=255
上述代码中，如果为变量shj赋值266并再次编译，就会出现错误。这是因为byte类型的变量范围为0～255，266超出了范围，所以编译会出错。
注意
在定义局部变量时，要对其进行初始化。
2．浮点类型
浮点类型变量主要用于存储含有小数的数值，包含float和double两种数值类型，如表3.2所示。
表3.2 浮点类型及描述
一般情况下，包含小数点的数值会被系统默认为double类型。在数值后添加f或F，可将其强制指定为float类型。例如：
float theMySum = 9.27f; //使用f或F强制指定为float类型
误区警示
要使用float类型变量，必须在数值后添加f或F，否则编译器会将其作为double类型处理。也可以在double类型的值前面添加(float)，对其进行强制类型转换。
3．decimal类型
decimal类型表示128位数据类型，它是一种精度更高的浮点类型，精度可达到28～29位，取值范围为±1.0×10-28～±7.9×1028。
decimal类型的高精度特性，使得它更适合用于财务和货币计算。如果希望一个小数被当成decimal类型使用，需要使用后缀m或M，例如：
decimal myMoney = 1.12m;
4．布尔类型
布尔类型主要用来表示true和false，通常用在流程控制语句中，作为判断条件使用。
布尔变量的值只能是true或false，不能将其他值指定给布尔类型变量，也不能将布尔类型变量转换为其他类型。例如，下面的赋值方式是错误的，编译器会提示“常量值927无法转换为bool”。
bool x = 927;
布尔类型的正确定义方式如下：
bool flag = true;
bool flag2 = false;
说明
（1）在定义全局变量时，如果没有特定的要求，不用对其进行初始化，整数类型和浮点类型的默认初始化为0，布尔类型的初始化为false。
（2）布尔类型变量大多数被应用到流程控制语句当中，例如，循环语句或者if语句等。
3.3.2 引用类型
引用类型是构建C#应用程序的主要对象类型数据。所有被称为“类”的都是引用类型，主要包括类、接口、数组和委托。
程序执行过程中，预先定义的对象类型使用new关键字创建对象实例，并存储在堆中。堆是一种由系统弹性配置的内存空间，没有特定大小及存活时间，可弹性运用于对象访问。简单来说，引用类型就类似于生活中的代理商，代理商没有自己的产品，而是代理厂家的产品，这些被代理的产品就好像自己的产品一样。
引用类型具有如下特征。
必须在托管堆中为引用类型变量分配内存。
使用new关键字来创建引用类型变量。
在托管堆中分配的每个对象都有与之相关联的附加成员，这些成员必须被初始化。
引用类型变量是由垃圾回收机制来管理的。
多个引用类型变量可以引用同一对象，在这种情形下，对一个变量的操作会影响另一个变量所引用的同一对象。
引用类型被赋值前，值都是null。
【例3.3】通过引用类型改变变量的值（实例位置：资源包\TM\sl\3\3）
创建一个控制台应用程序，在其中创建一个类C，在类中建立一个字段Value，初始化为0，然后在程序其他位置通过new关键字创建对此类的引用类型变量，最后输出，代码如下。
程序运行结果如下。
Values：0，927
Refs：112，112
3.3.3 值类型与引用类型的区别
从概念上看，值类型直接存储数据值，引用类型存储对数据值的引用，两者存储在内存的不同地方。C#中，必须在设计类型时就决定类型实例的行为。
从内存空间上看，值类型在栈中操作，引用类型在堆中分配存储单元。栈在编译时就分配好内存空间，在代码中有栈的明确定义，而堆是程序运行中动态分配的内存空间，可以根据程序的运行情况动态地分配内存大小。因此，值类型总在内存中占用一个预定义的字节数，而引用类型变量则在堆中分配一个内存空间，这个内存空间包含的是对另一个内存位置的引用，这个位置是托管堆中的一个地址，即存放此变量实际值的地方。
说明
C#的所有值类型均隐式派生自System.ValueType，而System.ValueType直接派生于System.Object，即System.ValueType本身是一个类类型，而不是值类型。其关键在于ValueType重写了Equals()方法，从而对值类型按照实例的值来比较，而不是引用地址来比较。
下面来看一段代码，仔细体会值类型与引用类型的区别。
运行结果如图3.2所示。可以看出，改变Stamp_1.Age的值时，age没跟着变；改变Stamp_2.Name的值后，guru.Name跟着变了。这是为什么呢？
图3.2 值类型与引用类型
这就是值类型和引用类型的区别。声明age值类型变量时，将Stamp_1.Age的值赋给它，这时编译器在栈上分配了一块空间，然后把Stamp_1.Age的值填进去，二者没有任何关联，就像在计算机中复制文件一样，只是把Stamp_1.Age的值复制给age。引用类型则不同，在声明guru时把Stamp_2赋给它。引用类型包含的只是堆上数据区域地址的引用，其实就是把Stamp_2的引用也赋给guru，因此它们指向了同一块内存区域。既然指向同一块区域，不管修改谁，另一个的值都会跟着改变。
这种关联关系就好比信用卡和亲情卡，用亲情卡取了钱，与之关联的信用卡账户也会发生变化。
3.3.4 枚举类型
枚举类型是一种独特的值类型，通常用于声明一组具有相同性质的常量。
编写与日期相关的应用程序时，经常需要使用年、月、日、星期等日期数据，可以将这些数据组织成多个不同名称的枚举类型。使用枚举可以增加程序的可读性和可维护性。同时，枚举类型可以避免类型错误。
说明
在定义枚举类型时，如果不对其进行赋值，默认情况下，第一个枚举数的值为0，后面每个枚举数的值依次递增1。
C#中使用关键字enum类声明枚举，语法形式如下。
其中，大括号“{}”中的内容为枚举值列表，每个枚举值均对应一个枚举值名称，value1～valueN为整数数据类型，list1～listN则为枚举值的标识名称。
【例3.4】当前系统日期是星期几（实例位置：资源包\TM\sl\3\4）
创建一个控制台应用程序，通过使用枚举来判断当前系统日期是星期几，代码如下。
上述代码中，首先通过enum关键字建立一个枚举，枚举值名称分别代表一周中的7天。如果枚举值名称为Sun，代表星期日，其枚举值为0，以此类推。然后声明一个int类型的变量k，用于获取当前表示的日期是星期几。最后，调用switch语句，输出当天是星期几。
这里，当前日期是2022年12月23日星期五，所以输出结果显示当天是星期五。
3.3.5 类型转换
类型转换就是将一种类型转换成另一种类型，转换可以是隐式转换，也可以是显式转换。
1．隐式转换
所谓隐式转换，就是不需要声明就能进行的转换，即编译器不需要进行检查就能自动进行转换。表3.3列出了可以进行隐式转换的数据类型。
表3.3 隐式类型转换表
从int、uint、long或ulong到float，以及从long或ulong到double的转换可能导致精度损失，但是不会影响其数量级。其他的隐式转换不会丢失任何信息。
例如，将int类型的值隐式转换成long类型，代码如下。
int i = 927; //声明一个整型变量i并初始化为927
long j = i; //隐式转换成long类型
2．显式转换
显式转换也称为强制转换，需要在代码中明确声明要转换的类型。如果要把高精度的变量值赋给低精度的变量，就需要使用显式转换。表3.4列出了需要进行显式转换的数据类型。
表3.4 显式类型转换表
由于显式转换包括所有隐式转换和显式转换，因此使用强制转换可将任何数值类型转换为其他数值类型。
【例3.5】显式类型转换的使用（实例位置：资源包\TM\sl\3\5）
创建一个控制台应用程序，将double类型的x进行显式类型转换，代码如下。
程序运行结果为19810927。
也可以通过Convert关键字进行显式类型转换，上述例子还可以通过下面的代码实现。
3．装箱和拆箱
将值类型转换为引用类型的过程叫作装箱，相反，将引用类型转换为值类型的过程叫作拆箱。装箱允许将值类型隐式转换成引用类型，拆箱允许将引用类型显式转换为值类型。下面来看两个例子。
【例3.6】整型变量的装箱操作（实例位置：资源包\TM\sl\3\6）
创建一个控制台应用程序，声明一个整型变量i并赋值为2048，然后将其复制到装箱对象obj中，最后再改变变量i的值，代码如下。
程序运行结果如下。
1、i的值为2048，装箱之后的对象为2048
2、i的值为927，装箱之后的对象为2048
从程序运行结果可以看出，值类型变量的值复制到装箱得到的对象中，装箱后改变值类型变量的值，并不会影响装箱对象的值。
【例3.7】拆箱操作的实现（实例位置：资源包\TM\sl\3\7）
创建一个控制台应用程序，声明一个整型变量i并赋值为112，然后将其复制到装箱对象obj中，最后，进行拆箱操作将装箱对象obj赋值给整型变量j，代码如下。
程序运行结果如下。
装箱操作：值为112，装箱之后对象为112
拆箱操作：装箱对象为112，值为112
查看程序运行结果，不难看出，拆箱后得到的值类型数据的值与装箱对象相等。需要注意的是，执行拆箱操作时要符合类型一致的原则，否则会出现异常。
误区警示
装箱是将一个值类型转换为一个对象类型（object），拆箱则是将一个对象类型显式转换为一个值类型。对于装箱而言，它是复制出一个被装箱的值类型的副本来进行转换；而对于拆箱而言，需要注意类型的兼容性，如不能将一个值为string的object类型转换为int类型。
编程训练（答案位置：资源包\TM\sl\3\编程训练\）
【训练 3】模拟输出中国联通流量提醒 定义两个浮点型变量，分别表示已用流量（3.592）和剩余流量（3.408），定义一个字符型变量，用来表示网址（http://u.10010.cn/tAE3v），编写一个程序，输出中国联通流量提醒。
【训练 4】记录你的密码 编写一个程序，让用户输入密码，假设密码为0oO1Il，要求把每次用户输入的密码保存到变量pass中，输入6次后输出每次输入的密码并退出程序。