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1 第 3 章 C# 数据类型 从本章开始, 暂时离开 Visual Studio 2010 的 IDE, 直接进入代码的学习中 计算机程序处理的对象是数据, 而数据是以整数 小数和字符等特定的形式存在的 在 C# 语言中, 变量或常量就是通过指定特定位置来存放数据的存储单元 通常来说, 一个变量或者常量都会对应着一定的数据类型, 如整型 字符型和布尔型等 一个以上的某种类型的变量或者常量在特定运算操作符的修饰下就形成了表达式 在 C# 的语法定义中, 一般将数据类型划分为内置数据类型, 以及用户定义数据类型 数据类型还可以分为值类型和引用类型两种 值类型通常用于存储值, 引用类型则用于存储对实际数据的引用 本章主要向读者详细介绍 C# 语言数据类型的相关知识 3.1 初识 C# 的数据类型 C# 中有两种数据类型, 即值类型 (value type) 和引用类型 (reference type) 值类型变量存储的是数据的实际值, 而引用类型变量存储的是它们的数据引用 值类型的每一个变量都有自己的数据复制 除了 ref 和 out 参数变量之外, 对值类型变量而言, 改变一个变量的操作不影响其他变量 而对于引用类型而言, 存在两个变量引用相同对象的可能 因此对这两个变量中的任何一个变量的操作都有可能影响另一个对象引用的对象 表 3.1 给出了 C# 数据类型的基本信息 表 3.1 C# 数据类型概述 值类型 引用类型 类 别 描 述 有符号整型 :sbyte,short,int,long 无符号整型 :byte,ushort,uint,ulong 简单类型 Unicode 字符 :char 浮点型 :float,double 高精度小数 :decimal 布尔型 :bool 枚举类型 自定义类型 enum E 结构类型 自定义类型 struct S 所有其他类型的最终基类 :object 类类型 Unicode 字符串 :string 自定义类型 class C 接口类型 自定义类型 interface I 数组类型 单维与多维数组, 例如,int[] 与 int[,] 委托类型 自定义类型 delegate T D( ) 说明 : 引用类型可以被认为是对象

2 第 3 章 C# 数据类型 关于 C# 数据类型的具体知识, 将在本章的各个小节中逐个具体讨论 对于有计算机语言知识基础的读者而言, 任何语言的数据类型都有一些相同之处 整型类型, 支持有符号或者无符号的 8 位 16 位 32 位和 64 位整数 浮点类型, 包括 float 和 double 两种类型,float 型表示 32 位单精度的 IEEE754 格式,double 型表示 64 位双精度的 IEEE754 格式 小数类型,decimal, 表示 128 位十进制小数, 应用于货币等方面的计算 布尔类型,bool, 表示 true 或者 false 类型的布尔值 字符类型,char, 表示 16 位的 Unicode 编码单元 字符串类型,string, 表示 16 位的 Unicode 编码单元的序列 在 C# 中, 字符和字符串的处理使用 Unicode 编码 在 C# 中, 简单类型是系统预先提供的一套定义好的结构类型 简单类型中包含很多用来定义的保留字, 这些保留字都是在 System 命名空间 (namespace) 里预定义好的结构类型 例如,int 是简单类型中一个 32 位整型保留字, 而 System.Int32 是在 System 命名空间中的一个预定义类型 一个简单类型同其化名的结构类型是完全一样的 也就是说,int 和 System.Int32 是一样的意义 从这个意义上讲, 数据类型的划分也可以如下 : 简单类型主要有整型 浮点类型 小数类型 布尔类型和字符型 值类型包括简单类型 集合类型和结构类型 引用类型包括类类型 接口类型 代表类型和数组类型 在本书中, 主要考虑值类型与引用类型这两种类型的划分 值类型和引用类型的不同之处在于 : 值类型的变量值直接包含数据, 而引用类型的变量则把其引用存储在对象中 值类型在堆栈 (stack) 上分配, 这样就可以确保.NET 平台下的大多数程序语言都能应用它 而引用类型则被分配在堆 (heap) 上, 这种类型变量通常作为类的实例的代表 值类型在内存中引用的时候会在堆栈 (stack) 中创建一个全新的副本, 而不是简单的引用 而引用类型仅仅是对对象地址的简单引用 在 C# 代码中, 用户可以根据需要来定义值类型或者引用类型 在编写程序时, 完全可以让两个不同的引用类型的变量引用同一个对象 这种情况下对这两个变量中任何一个变量的操作都可能会影响到另一个变量引用的对象 而每一个值类型变量有其自己的数值, 因此对其中一个变量的操作不可能影响到另外一个变量 说明 : 所有值类型以及引用类型都由对象类 (object) 发展而来 在 C# 中可通过隐性转换或显性转换来改变数据类型 隐性转换常常被应用于不同类型的变量之间的转化, 这种方式一般不会造成数据丢失 ; 显性转换通常被应用于拆箱 (unboxing) 操作, 有可能会造成数据丢失或者降低数据的精确度 3.2 存储实际数据的值类型 什么是值类型 在 C# 中, 所有被预定义的值类型都隐含地声明了一个公共的无参数的默认构造函数 每个默认构造函数都会返回一个初始为 0 的值类型的实例, 这些实例其实就是为大家所熟知的默认值 如表 3.2 给出了 C# 语言中所有值类型的默认值 65

3 第 2 篇 C# 程序设计基础 表 3.2 数据类型表 C# 数据类型 大 小 默 认 值 uint 无符号的 32 位整数 0 int 有符号的 32 位整数 0 float 32 位浮点数, 精确到小数点后 7 位 0.0F double 64 位浮点数, 精确到小数点后 15~20 位 0.0D decimal 128 位浮点数, 精确到小数点后 28~29 位 0.0M sbyte 有符号的 8 位整数 0 byte 无符号的 8 位整数 0 ushort 无符号的 16 位整数 0 short 有符号的 16 位整数 0 ulong 无符号的 64 位整数 0 long 有符号的 64 位整数 0L bool 布尔值,true 或 false false string Unicode 字符串 - char 单个 Unicode 字符 \x0000 这里需要补充说明以下几种特殊类型的默认值 : 枚举类型的默认值是 0; 结构类型的默认值是根据类型的不同而有所变化 ; 值类型都设置为各自的默认值 ; 引用类型默认赋值为空 整型 C# 中用整型变量来存储整数 根据变量所能表示数据的范围不同, 又将整型划分为字节型 (byte 和 sbyte) 短整型(short 和 ushort) 整型(int 和 uint) 长整型(long 和 ulong) 等 8 种类型 有符号整型与无符号整型在定义与语法上没有太多差异, 各种无符号类型变量所占的内存空间字节数与相应的有符号类型量相同 但由于省去了符号位, 所以无符号类型变量不能表示负数 然而他们使用场合却稍有不同 当进行编译时, 会根据是否有符号来决定具体的机器代码指令 而有无符号类型的值或者变量, 则是为了配合编译器的基本原理与性能才发挥作用的 实际上, 有符号和无符号数据在进行不同的运算方式时必须需要机器代码支持, 否则有无符号数除了增加机器指令之外再无其他意义 说明 : 在操作系统的基础代码及接口中,Win32 的 API 中广泛使用了无符号整型 在函数定义等数据结构中,16 位的无符号整型和 32 位无符号整型发挥着重要的作用 将无符号整型强制转换到有符号整型, 可以在从 Win32 类型传递到一个 CLI (Command-Line Interface, 一种对 IOS 操作系统的设置方式 ) 兼容类型时被应用 这时用户就可能需要使用 C# 的 unchecked 关键字来避免溢出错误 66

4 第 3 章 C# 数据类型 字符型 首先需要强调一下 char 类型与其他整数类型的两点不同之处 1. 不能进行其他类型到 char 类型的隐式转换 尽管 char 类型可以完全代表 sbyte byte 和 ushort 等类型, 但是 C# 仍然不允许将 sbyte byte 和 ushort 类型隐式转换到 char 类型 2. 只能以字符形式表示 char 类型的常量 在 C# 中, 这是必须遵循的原则 如果用整数形式表示 char 类型的常量, 则必须带有类型转换前缀 例如 :(char)10 既然没有隐式转换, 程序员要怎么处理 char 这种特殊的值类型呢? 一般情况下, 可以通过赋值操作来完成这种转换 赋值形式有以下 3 种 : char Ach="A"; char Ach ="\x0065"; // 十六进制 ; char Ach ="\u0065"; //unicode 表示法 通过以上的例子, 相信读者已经掌握了字符型变量赋值操作的方法 在第 2 3 行示例代码中, 出现了一些 奇怪的 代码 \x0065 以及 \u0065 到底代表什么呢? 其实, 除了赋值操作以外, 在编写程序的过程中,char 型还要经常与转义符打交道 在 C# 中, 转义符 (Excape Sequences) 是一种表示字符的特殊形式, 它是从 C 中直接借鉴并继承而来的, 用来表示 ASCII 码字符集中某些特定功能的字符, 以及不可打印的控制字符 字符型转义符如表 3.3 所示 : 表 3.3 转义符列表转义符名称转义符型式 ASCII 码值 ( 十进制 ) Unicode 编码 ( 十六进制 ) 单引号 \ 039 0x0027 双引号 \ 034 0x0022 感叹号 ( 警报 ) \a 007 0x0007 反斜杠 \\ 092 0x005C 空字符 \ x0000 退格符 \b 008 0x0008 回车符 \r 013 0x000D 换行符 \n 010 0x000A 换页符 \f 012 0x000C 水平 tab \t 009 0x0009 垂直 tab \v 011 0x000B 1~3 位八进制的任意字符 \ddd 1~2 位十六进制的任意字符 \xhh 67

5 第 2 篇 C# 程序设计基础 浮点型 下面再来介绍一下浮点类型 C# 语言中提供了两种浮点类型 : 单精度 (float) 类型和双精度 (double) 类型 float 型, 能表示的值的范围为 1.5*10ˆ 45~3.4* 10ˆ38, 精确到小数点后面 7 位 double 型, 能表示的值的范围为 5.0*10ˆ 324~1.7* 10ˆ308, 精确到小数点后面 15 位或 16 位 当二元表达式中有一个操作数为浮点类型, 另外一个操作数是整型或浮点类型时, 那么运算规则如下 : 如果另一个操作数是整型, 则被自动转换为浮点数类型 ; 如果操作数之一为 double, 则另一操作数经过相应的转换也变成 double 型, 那么运算以 double 类型的精度和取值范围进行, 并且所得结果也为 double 类型 ; 如果以上两种情况都不满足时, 运算至少以 float 类型的取值范围和精度进行, 并且所得结果也为 float 型 下面一段示例代码主要为读者演示了 float 类型与 double 类型在运算中精度的取舍问题 // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._2._4 // 定义 Program 类 // 定义程序的 Main() 方法 // 定义变量, 并进行初始化 int x = 10; float y = 4.5f; short z = 6; double w = 2.3E+3; // 输出结果的类型为 double: Console.WriteLine("The sum is 0", x + y + z + w); Console.Read(); 在示例中,4 个变量赋值后, 一个 int 类型 一个 short 类型 一个 float 类型和一个 double 类型相加, 计算结果为 double 类型 输出结果为 : The sum is

6 第 3 章 C# 数据类型 小数型 在 C# 语言中, 有一种新引进的数据类型 decimal 小数类型非常适用于金融和货币运算 数值范围为 1.0*10ˆ 28~7.9* 10ˆ28, 精确到小数点后面 28 位 在二元操作中, 小数型运算的操作法则如下 : 当一个操作数是小数类型, 另一个操作数是整型或者小数类型时, 整型操作数在运算前被编译器自动转化为小数类型再进行运算 当小数类型的算术运算产生大于该格式的值时, 系统会触发溢出错误 当小数类型的算术运算产生了小于该格式的值时, 操作的结果将会变成 0 很明显, 小数类型的精确度要远远大于浮点类型, 但是其数值范围却要比浮点类型小了很多 对于一般的变量或者常量而言, 浮点类型转化为小数类型时会产生溢出错误, 而小数类型转化为浮点类型时会造成精确度的损失 注意 : 小数型和浮点型这两种类型之间不存在隐式或显式转换 大整数型 在 C# 4 中, 新引进一种能表示任意大的带符号整数的类型 BigInteger, 定义在 System. Numerics 命令空间中 BigInteger 类型是不可变类型, 代表一个任意大的整数, 其值在理论上已没有上部或下部的界限 BigInteger 类型的成员与其他整数类型的成员近乎相同, 不同的是,BigInteger 类型没有 MinValue 和 MaxValue 属性, 也就是说它没有没有上限或下限, 对于导致 BigInteger 值增长过大的任何操作会引发 OutOfMemoryException 与普通整数类型不同, 对 BigInteger 对象可通过以下多种方式实例化 : 可以声明 BigInteger 变量并向其分配一个值, 分配的值可以是您需要的任何数值, 只要该值为整型即可 可以使用 new 关键字并提供任何整数或浮点值以作为 BigInteger 构造函数的一个参数 可以使用 new 关键字并向 BigInteger.BigInteger 构造函数提供任意大小的字节数组 此构造函数仅用于创建正的 BigInteger 值 可以调用 BigInteger 方法, 对数值表达式执行某些操作并返回计算的 BigInteger 结果 例如, 以下代码都可以初始化一个 BigInteger: namespace _3._2._6 BigInteger bigintfromdouble = new BigInteger( ); BigInteger assignedfromlong = ; BigInteger newbigint = new BigInteger( new byte[] 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 ); 69

7 第 2 篇 C# 程序设计基础 Console.WriteLine("bigIntFromDouble:0", bigintfromdouble); Console.WriteLine("assignedFromLong:0", assignedfromlong); Console.WriteLine("newBigInt:0", newbigint); Console.ReadLine(); 程序运行结果如下 : bigintfromdouble: assignedfromlong: newbigint: 注意最后一个通过数组实例化的 newbigint 的输出结果, 对于通过字节数组初始化时, 数组中的每个字节的内容将被认为是一个十六进制的数, 因此 newbigint 的值为 0x a( 按数组中下标由高到低 ), 输出为十进制时就得到上面的结果了 可以像使用其他任何整数类型一样使用 BigInteger 实例 BigInteger 重载标准数值运算符, 能够执行基本数学运算, 如加法 减法 除法 乘法 减法 求反和一元求反 还可以使用标准数值运算符对两个 BigInteger 值进行比较 与其他该整型类型相似,BigInteger 还支持按位 And Or XOr 左移位和右移位运算符 对于不支持自定义运算符的语言, BigInteger 结构还提供了用于执行数学运算的等效方法 其中包括 Add Divide Multiply Negate Subtract 和多种其他内容 此外,BigInteger 增加了成员, 例如 : Sign, 可以返回表示 BigInteger 值符号的值 Abs, 可以返回 BigInteger 值的绝对值 DivRem, 可以返回除法运算的商和余数 GreatestCommonDivisor, 可以返回两个 BigInteger 值的最大公约数 复数型 在 System. Numerics 命令空间中还提供一个处理复数的类型 Complex 复数是由实数部分和虚数部分组成的数 复数 z 通常的书写形式为 z = x + yi, 其中 x 和 y 为实数,i 为虚数单位, 具有 i 2 = -1 的特性 复数的实数部分由 x 表示, 复数的虚数部分由 y 表示 在实例化和操作复数时,Complex 类型使用笛卡尔坐标系统 ( 实数, 虚数 ) 一个复数可以表示复杂平面的二维坐标系中的某个点 复数的实数部分位于 x 轴 ( 水平轴 ), 虚数部分位于 y 轴 ( 垂直轴 ) 通过使用极坐标系, 复杂平面中的任何点还可以基于其绝对值表示 在极坐标中, 一个点表示为两个数字 : 它的量值, 是指从该点到原点 ( 即 0,0 或 x 轴和 y 轴线的交点 ) 的距离 它的相位, 是指真实的轴与从原点到该点绘制的线条之间的角度 可以通过以下方法之一为复数赋值 : 70

8 第 3 章 C# 数据类型 通过将两个 Double 值传递给它的构造函数 第一个值表示复数的实数部分, 第二个值表示其虚数部分 这些值表示二维笛卡尔坐标系统中复数的位置 通过调用静态 Complex.FromPolarCoordinates 方法从点的极坐标创建复数 通过将 Byte SByte Int16 UInt16 Int32 UInt32 Int64 UInt64 Single 或 Double 值赋值给 Complex 对象 该值将成为复数的实数部分, 其虚数部分等于 0 通过将 Decimal 或 BigInteger 值强制转换为 Complex 对象 该值将成为复数的实数部分, 其虚数部分等于 0 通过将方法或运算符返回的复数赋值给 Complex 对象 例如,Complex.Add 是一个静态方法, 它返回一个属于两个复数之和的复数,Complex.Addition 运算符会计算两个复数之和, 然后返回结果 例如, 以下代码就可完成复数的实例化和运算 namespace _3._2._7 Complex z1 = new Complex(12, 6); Complex z2 = 3.14; Complex r1 = Complex.Add(z1, z2); Complex r2 = Complex.Subtract(z1, z2); Console.WriteLine("z1+z2=0", r1); Console.WriteLine("z1-z2=0", r2); Console.ReadLine(); 布尔型 在 C# 中, 布尔类型是专门用来表示 真 和 假 两个概念 布尔类型变量只有 true 和 false 两种取值 true 代表 真,false 代表 假 没有任何方法或者标准可以实现布尔类型与其他类型的转换 C# 值类型的数值类型 经过以上的分析, 下面总结一下 C# 值类型的范围与精度 如表 3.4 所示, 读者可以直观地了解到所有 C# 中值类型的取值原则 ( 不包含 BigInteger 类型 ) 了解了取值的原则不仅可以在以后的程序设计与编码过程中避免发生溢出错误, 而且可以提高代码的健壮性和安全性 71

9 第 2 篇 C# 程序设计基础 表 3.4 C# 的数值类型 类 别 位 数 类 型 范围 / 精度 8 sbyte 128~127 有符号整型 16 short ~ int ~ long ~ byte 0~255 无符号整型 16 ushort 0~ uint 0~ ulong 0~ 浮点型 32 float ~ , 精度 7 位 64 double ~ , 精度 15 位 Decimal 128 decimal ~ , 精度 28 位 在介绍完 C# 值类型的基本种类之后, 这里要补充一点关于值类型的细节 实际上, 值 类型可以进一步划分为简单类型 (simple type) 枚举类型(enum type) 和结构类型 (struct type) 以上所述的几种类型都只是简单类型的组成部分, 而关于枚举类型与结构类型将 留在后面的章节中单独讨论 3.3 存储引用地址的引用类型 什么是引用类型 顾名思义, 引用类型的重点就是 引用 二字 这里的 引用 是指该类型的变量是指向其所要存储的地址单元, 而不直接存储包含的值本身 引用类型存储实际数据的引用值的地址, 如图 3.1 所示 图 3.1 值类型与引用类型 引用类型主要包括类类型 对象类型 字符串类型 接口类型 代表类型和数组类型 本节先详细介绍一下前 3 种引用类型 类类型 类类型是引用类型中的一种数据结构, 它包含了如常量 字段和事件等的数据成员, 72

10 第 3 章 C# 数据类型 还有如方法 属性 索引 操作 构造函数和析构函数等的函数成员, 以及嵌套类型 类支持继承和多态, 这些机制确保派生类能够扩展和特殊化基类 注意 : 和 C++ 相比,C# 中的类仅允许单继承, 派生一个新对象不能有多重基类, 但允许一个类派生自多重接口 对象类型 在前面已经提及, 在 C# 中, 其他所有类型最终的基础类型是对象类型 在 C# 中, 每一种类型都直接或者间接的源于 object 这个类类型 对象类型变量是用关键字 object 来定义的, 它是 System.Object 的简化别名 因为对象类型是所有对象的基类, 所以可把任何类型的值赋给它 定义对象类型变量的一般格式 : object 变量名 ; 在程序中经常能看到用 object 定义类型的方法的参数 字符串类型 字符串类型是一个密封类, 本质上而言它直接从 object 中继承而来 同其他类型一样, 由于单继承性的限制 C# 不允许从字符串类型再派生类 字符串类型变量用关键字 string 来定义, 它是 System.String 的简化别名 在程序设计语言中, 字符串类型是一个最基本的数据类型 C# 中规定 String( 或 string) 类的对象在创建后就不能再对其进行修改 可以用字符串文字的形式来表示 string 类型的值 注意 : 没有任何操作能够改变 string 类对象的状态 定义字符串变量的一般格式为 : string 变量名 ; 例如 : string str="made'n"; C# 中可以使用 + 连接字符串 例如 : // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._3._4 // 定义 Program 类 // 定义类的私有成员变量 73

11 第 2 篇 C# 程序设计基础 static string str1 = "Made in "; static string str2 = "China"; // 定义程序的 Main( ) 方法 // 打印输出结果 Console.WriteLine(str1 + str2); Console.ReadLine(); 74 输出结果如下 : Made in China 我们还可以比较两个字符串是否相等 比较两个字符串是否相等时, 简单地使用 == 比较操作符即可 例如 : // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._3._4 // 定义 Program 类 // 定义类的私有变量, 并进行初始化 static string str1 = "Made in"; static string str2 = " China"; // 定义类的 Main( ) 方法 // 方法的处理过程 if (str1 ==str2) Console.WriteLine(" 两个字符串相同 "); Console.ReadLine(); else Console.WriteLine(" 两个字符串不同 "); Console.ReadLine(); 输出结果为 : 两个字符串不同 另外, 如果用户想访问某个字符串中的单个字符时, 可以通过访问字符串下标的方式实现 接着上面的实例程序, 可以这样编写代码 : // 声明使用的命名空间 using System;

12 第 3 章 C# 数据类型 using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._3._4 // 定义 Program 类 static string str1 = "Made in China"; // 访问字符串 str1 的第一个字符 static char ch1 = str1[0]; // 打印输出结果 Console.WriteLine(" 字符串 str1 是 0",str1); Console.WriteLine(" 字符串 str1 的第一个字符是 0", ch1); Console.ReadLine(); 程序输出结果是 : 字符串 str1 是 Made n China 字符串 str1 的第一个字符是 M 接口类型 接口类型定义一组仅存在方法标志, 但没有执行代码的函数成员命名的集合 在 C# 中, 编译器不允许实例化一个接口, 用户只能实例化一个派生自该接口的对象 类或结构能实现多个接口 一个接口可以声明一个只有抽象成员的引用类型 实际上, 由于 C# 中不允许多根继承, 所以用于实现接口的类或结构就担负起了实现接口函数成员的责任, 也就是实质意义上的多继承 当程序员定义从接口派生的类时, 这个类可以派生自多重接口 而当实现类从类的派生时,C# 就只允许从一个类派生, 即单根继承 说明 : 接口可能从多个基接口继承而来, 可以在一个接口中定义方法 属性和索引 接口的声明方法如下例 : // 声明 Iface 接口 interface Iface void showmyiface(); 类和接口最重要的区别在于, 类可以实例化并且被实现, 而接口不能被实现 接口是面向对象编程技术的基石之一, 正是由于有了接口才使得程序操作对象称为一种十分灵活的方式 由于接口部分涉及太多面向对象的概念, 在背景知识不是很齐备的情况下, 此处先不 75

13 第 2 篇 C# 程序设计基础 做具体介绍了 感兴趣的读者可以参读下面的示例程序, 体会一下接口定义的意义所在 // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._3._5 // 定义 Program 类 Write text = new Write("OK"); IPoint ipoint = (IPoint)text; ipoint.pointx(0.123d); ipoint.pointy(0.234d); ipoint.pointz(0.345d); public class Draw public Draw() // 声明接口 interface IPoint void PointX(double factor); void PointY(double factor); void PointZ(double factor); // 定义 Write 类, 继承自接口 IPoint 以及类 Draw public class Write : Draw, IPoint // 定义 Write 类的成员方法 public Write(string text) this.text = text; public void PointX(double factor) public void PointY(double factor) public void PointZ(double factor) // 私有成员变量 private string text; dynamic 类型 dynamic 类型是 C# 4 中新增加的数据类型 dynamic 类型在编译期间忽略类型检查, 76

14 第 3 章 C# 数据类型 给 dynamic 类型的对象定义任何操作编译器都认为是有效的, 也就是说, 在代码运行之前是不会检查错误的 其实, 在.NET Framework 以前的版本中通过 var 关键字和匿名方法也为 C# 提供了类似 动态编程 的方法, 只是 var 类型的对象在运行过程中不允许再更改类型, 而 dynamic 类型却可以 例如, 有以下代码 : namespace _3._3._6 var vartest = 1; dynamic dyntest = 1; Console.WriteLine("varTest:0", vartest.gettype()); Console.WriteLine("dynTest:0", dyntest.gettype()); //vartest = "Hello"; dyntest = "Hello"; // 若不注释该行, 程序不能被编译 Console.WriteLine("varTest:0", vartest.gettype()); Console.WriteLine("dynTest:0", dyntest.gettype()); Console.ReadLine(); 程序输出结果是 : vartest:system.int32 dyntest:system.int32 vartest:system.int32 dyntest:system.string 从以上运行结果可看到,dynTest 最初的类型是 Int32, 当被赋值一个字符串后, 其数据类型又变为了 String 以上程序中, 分别定义了一个 var 类型和 dynamic 类型的变量, 若去掉程序中注释掉的那行语句, 编译程序时将得到如下所示错误 : 无法将类型 string 隐式转换为 int 而对于 dynamic 类型, 则可以在程序运行期间更改其数据类型, 如上例中最初 dyntest 变量是整型, 后来又将一个字符串赋值给该变量, 这样, 该变量就会改变为字符串类型 从上例可看到,dynamic 类型的使用非常灵活 在使用时需要注意以下两个方面的问题 : 当变量定义为 dynamic 类型时, 由于在设计期间其具体类型无法确定, 因此无法使用 Visual Studio 的 IntelliSense 进行成员提示了 由于编译器将忽略 dynamic 类型变量的检查, 因此必须确保调用的属性或方法是正确的, 否则, 在程序运行时将出现异常 ( 在编译期间无法检查出这些异常 ) 在 C# 4 中提供 dynamic 支持的是称为 Dynamic Language Runtime( 简称 DLR) 的一系 77

15 第 2 篇 C# 程序设计基础 列类库 DLR 是构建于 CLR 之上的, 用来提供动态语言支持的类库 3.4 数据类型是可以转换的 什么时候发生类型转换 在程序中, 值的复制主要是指赋值运算, 以及函数方法传递参数 而类型转换主要发生于被赋值的变量 ( 或方法的形式参数 ) 的类型与实际的对象类型不一致的情况 当发生类型转换时, 源类型 (Source Type) 是指实际对象的类型, 目标类型 (Destination Type) 即被赋值的变量 ( 或方法的形参 ) 的类型 C# 中的类型转换有两种分类方法, 一种是根据转换方式的不同可以分为显式 (Explicit) 转换和隐式 (Implicit) 转换两种 ; 另外一种是根据源类型和目标类型之间的关系分为投射 (Cast) 变换(Conversion) 和封箱 / 拆箱 (Boxing/Unboxing) 从直观上看, 显式和隐式转换只是语法上存在一些不同, 其他差别不大 下面将展开深入的讨论来分析二者之间到底有何不同 C# 表示一个显式转换的语法构造形如 ( 目标类型 ) 下面的代码介绍了在 C# 语言中进行显式和隐式转换时的语法 int x = 10; // 隐式转换 long y = x; // 显示转换 x = (int) y; 显式转换 下面来重点谈一谈显式转换 当发生类型转换时, 假如在代码中明确指定了目标类型, 则称为显式转换, 否则就称为隐式转换 表 3.5 列举了所有.NET Framework 中各个数据类 型之间能够发生显式转换的类型名称及转化关系 表 3.5 显式转换 源 类 型 目标类型 Byte sbyte 或 char Sbyte Byte ushort uint ulong 或 char Int sbyte byte short ushort uint ulong 或 char Uint sbyte byte short ushort int 或 char Short sbyte byte ushort uint ulong 或 char Ushort sbyte byte short 或 char Long sbyte byte short ushort int uint ulong 或 char Ulong sbyte byte short ushort int uint long 或 char Float sbyte byte short ushort int uint long ulong char 或 decimal 78

16 第 3 章 C# 数据类型 续表 源 类 型 目标类型 Double sbyte byte short ushort int uint long ulong char float 或 decimal Char sbyte byte 或 short Decimal sbyte byte short ushort int uint long ulong char float 或 double 隐式转换 接着 节的介绍, 这里重点介绍隐式转换的方向, 以及类型范围 表 3.6 列举了所 有.NET Framework 数据类型之间的隐式转换 表 3.6 隐式转换 源 类 型 目标类型 Byte short ushort int uint long ulong float double 或 decimal Sbyte short int long float double 或 decimal Int long float double 或 decimal Uint long ulong float double 或 decimal Short int long float double 或 decimal Ushort int uint long ulong float double 或 decimal Long float double 或 decimal Ulong float double 或 decimal Float double Char ushort int uint long ulong float double 或 decimal 不同数值类型之间的转换 在 节中已经讲过, 有符号的数值类型主要包括 byte short int long float double 等 依照这个排列顺序向后排列, 编译器允许各种类型的值依次自动进行转换为其后的数值类型 这就是说, 当一个 short 型变量赋值给一个 double 型的变量时, 编译器首先做出判断, 确定允许隐式转换以后,short 型变量的值将会被自动进行转换成 double 型的值, 然后再将已经转换后的值赋给 double 型变量 在下面的示例程序中, 将具体演示两种数值类型之间的转换 // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._4._4 // 定义 Program 类 // 定义 Program 类的静态成员变量 static byte a = 1; 79

17 第 2 篇 C# 程序设计基础 static short b = a; static int c = a; static long d = a; static float e = a; static double f = a; // 打印输出结果 Console.WriteLine("byte a = " + a); Console.WriteLine("short b = " + b); Console.WriteLine("int c = " + c); Console.WriteLine("long d = " + d); Console.WriteLine("float e = " + e); Console.WriteLine("double f = " + f); Console.Read(); 由于初始化的 byte 型变量是数值类型序列中最靠前的, 所以它可以被自动转化为其余任何一种类型的变量 这个过程其实就是一个隐式转换的过程 程序的输出结果如下 : byte a =1 short b=1 int c =1 long d =1 float e =1 double f =1 当 int 型转换为 short 型时, 则使用强制类型转换 强制转换的格式如下 : ( 类型名 ) 变量名 注意 : 使用强制转换必须要考虑不同类型数值范围的问题 进行转换时, 被转换的数据大小一定要控制在目标类型的范围之内 如果将 byte 的 334 转换为 sbyte, 系统就会溢出 所以, 在多字节数据类型转换为少字节类型的时候, 必须考虑到转换的范围问题 此外, 即使字节数相同的有符号类型和无符号类型之间转换, 也要考虑转换范围等条件 数值类型和字符串之间的转换 在 C# 中, 用一对双引号包含的若干字符来表示字符串, 如 123, 这既是一串字符, 也是一个数 实际上在 C# 的语法中, 123 其实是数值字符串 因此在实际的编码工作中, 当需要将数字转化为字符串时, 可以调用 void ToString() 方法 C# 中的所有类都具有这个方法, 这大大简化了数值转换成字符串的过程 反过来, 将数值型字符串转换成数值该怎么处理呢? 在 C# 语言中,short int float 等数值类型均有一个静态函数 Parse() 这个函数就是用来将字符串转换为相应数值的 下面的例子可以更明确地说明转换的方法 : // 声明使用的命名空间 80

18 第 3 章 C# 数据类型 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._4._5 // 定义 Program 类 static float f = 3.21F; static string str = "123"; Console.WriteLine("f = " + f.tostring()); // 定义 Main( ) 方法的处理过程 if (int.parse(str) == 123) Console.WriteLine("string str =" + str); Console.WriteLine("int.Parse(str) = " + int.parse(str)); Console.WriteLine(" 转换成功 "); Console.Read(); else Console.WriteLine(" 转换失败 "); Console.Read(); 运行结果如下 : f = 3.21 string str =123 int.parse(str) =123 转换成功 在上面提到了 ToString() 方法可以将数值转换成字符串, 不过在字符串中, 结果是以十进制显示的 在转换过程中, 数据的存储只与输入输出有关, 与进制没有关系 现在可以使用 ToString(string) 方法带给它加一些参数, 就可以将其转换成十六进制 说明 : 这里需要一个 string 类型的参数, 这就是格式说明符 1. 八进制 其格式说明符是 o 或 O 任何一个八进制的数值都必须在前面加上这个格式说明符 例如 : int a = 100; int a = o144; // 十进制 // 转换成八进制表示 2. 十六进制 其格式说明符是 x 或 X, 使用这两种格式说明符的区别主要在于 A~F 六个数 81

19 第 2 篇 C# 程序设计基础 字 : x 代表 a~f 使用小写字母表示, 而 X 表示 A~F 使用大写字母表示 代码如下 : // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._4._5 // 定义 Program 类 static int a = 188; // 打印输出结果 Console.WriteLine("a(10) = " + a.tostring()); Console.WriteLine("a(16) = " + a.tostring("x")); Console.WriteLine("a(16) = " + a.tostring("x")); Console.Read(); 运行结果如下 : a(10) = 188 a(16) = bc a(16) = BC 为了显示结果的整齐, 需要控制十六进制表示的长度, 如果长度不够, 用前导的 0 填补 我们只需要在格式说明符 x 或者 X 后写上表示长度的数字就解决这个问题了 比如, 要限制在 4 个字符的长度, 可以写成 X4 在上例中追加一句: this.textbox1.appendtext("a(16) = " + a.tostring("x4") + "\n"); 其结果将输出 : a(16)=00bc 如何将一个表示十六进制数的字符串转换成整型呢? 这一转换同样需要借助于 Parse() 方法, 具体说就是 Parse(string,System.Globalization.NumberStyles) 方法 此方法的第 1 个参数是表示十六进制数的字符串, 如 AB 20 ( 表示十进制的 32) 等 ; 第 2 个参数 System.Globalization.NumberStyles 是一个枚举类型, 用来表示十六进制的枚举值是 HexNumber 如果要将 AB 转换成整型代码如下 : int b = int.parse("ab", System.Globalization.NumberStyles.HexNumber); 最后得到的 b 的值是 字符的 ASCII 码和 Unicode 码之间的转换 在实际工作中, 程序员需要得到一个英文字符的 ASCII 码或者一个汉字字符的 Unicode 82

20 第 3 章 C# 数据类型 码时, 只要将字符型数据强制转换成适当的数值型数据就可以了 反之, 将一个适当的数值型数据强制转换成字符型数据, 也可以得到相应的字符 注意 :C# 语言中字符的范围不仅包含了单字节字符, 也可以包含如中文字符的双字节字符 在下面的示例代码中, 将演示字符的 ASCII 码和 Unicode 码之间的转换 // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._4._6 // 定义 Program 类 // 私有成员变量 static char ch = 'z'; static short si = 65; static char cn = ' 人 '; static short uc = 23456; // 打印转换结果 Console.WriteLine("The ASCII code of \'" + ch + "\' is: " + (short)ch); Console.WriteLine("ASCII is " + si.tostring() + ",the char is: " + (char)si); Console.WriteLine("The Unicode of \'" + cn + "\' is: " + (short)cn); Console.WriteLine("Unicode is " + uc.tostring() + ",the char is: " + (char)uc + "\n"); Console.Read(); 运行结果如下 : The ASCII code of 'z' is: 122 ASCII is 65, the char is: A The Unicode of ' 人 ' is: Unicode is 23456, the char is: 宠 从这个例子中可以了解到, 通过强制转换, 完全能够实现字符与字符编码之间的转换 如果程序员需要的不是 short 型的编码, 请参考前面介绍的方法进行转换, 即可得到 int 等类型的编码值 注意 : 当程序员需要从相关的字符编码中查询它是哪一个字符的编码时, 也需要用到这种转换 83

21 第 2 篇 C# 程序设计基础 字符串和字符数组之间的转换 将字符串转化为字符数组时, 可以应用字符串类 System.String 提供的一个 void ToCharArray() 方法实现字符串到字符数组的转换 示例程序如下所示 84 // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._4._7 // 定义 Program 类 // 私有成员变量 static string str = "Welcome to Beijing"; static char[] chars = str.tochararray(); // 定义程序的 Main( ) 方法 // 打印输出结果 Console.WriteLine("string str = " + str); Console.WriteLine("Length of \"string\" is " + str.length); Console.WriteLine("Length of \"char array\" is " + chars.length); Console.WriteLine("char[3] = " + chars[3]); Console.Read(); 编译程序并运行, 运行结果如下 : string str = Welcome to Beijing Length of "string" is 18 Length of "char array" is 18 char[3] = c 反之, 可以使用 System.String 类的构造函数把字符数组转换成字符串 String(char[]) 和 String([char[],int,int] 是 System.String 类里两个构造函数, 通过观察很容易就能发现, 这两个构造函数都携带有字符数组参数 说明 :String(char[]) 是用一个完备的字符数组的全部元素来构造字符串的 ; 而 String([char[],int,int] 则是通过指定字符数组中具体部分来构造字符串的 下面以 String(char[]) 为例, 说明如何将字符数组转换为字符串 示例程序如下 : // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._4._7

22 第 3 章 C# 数据类型 // 定义 Program 类 // 私有成员变量 static char[] chars = 'W', 'e', 'l', 'c', 'o', 'm', 'e' ; static string str = new String(chars); // 定义程序的 Main() 方法 Console.WriteLine("str = \"" + str+"\""); Console.Read(); 运行结果为 : str = "Welcome" 注意 : 很多情况下需要把字符串转换成字符数组时, 只是为了得到该字符串中的某个字符, 那么只需要使用 System.String 的 [] 运算符即可 字符串和字节数组之间的转换 在 System.String 类中没有能实现字符串和字节数组之间的转换方法 要实现这类转换就必须借助 System.Text.Encoding 类 在该类中, 利用以下方法可以实现字符串与字节数组之间的转换 : bye[] GetBytes(string) 方法, 将字符串转换成字节数组 ; string GetString(byte[]) 方法, 将字节数组转换成字符串 System.Text.Encoding 类不能通过构造函数来实现编码之间的默认转换, 完成这项工作的是默认的 Encoding 类的各种属性方法 具体如表 3.7 所示 表 3.7 Encoding 类的各种属性方法 Encoding 属性作用 Encoding.Default Encoding.UTF7 Encoding.UTF8 Encoding.ASCII Encoding.Unicode 获取系统的当前 ANSI 代码页的编码 获取 UTF-7 格式的编码 获取 UTF-8 格式的编码 获取 7 位 ASCII 字符集的编码 获取特定顺序的 Unicode 格式的编码 在字符串转换到字节数组的过程中,Encoding.Default 会将每个单字节的英文或者数字字符转换成一个字节, 而把每个双字节的汉字字符转换成两个字节 而 Encoding.Unicode 则会将所有需要转换的部分都转换成两个字节 读者可以通过下例简单地了解一下转换的方法, 以及使用 Encoding.Default 和 Encoding.Unicode 的区别, 示例代码如下 : // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; 85

23 第 2 篇 C# 程序设计基础 using System.Linq; using System.Text; namespace _3._4._8 // 定义 Program 类 // 私有成员变量 static string s = "C# 语言 "; static byte[] b1 = System.Text.Encoding.Default.GetBytes(s); static byte[] b2 = System.Text.Encoding.Unicode.GetBytes(s); static string t1 = "", t2 = ""; // 定义程序的 Main() 方法 //Main() 方法的处理过程 foreach (byte b in b1) t1 += b.tostring("") + " "; foreach (byte b in b2) t2 += b.tostring("") + " "; // 打印输出结果 Console.WriteLine("b1.Length = " + b1.length); Console.WriteLine(t1); Console.WriteLine("b2.Length = " + b2.length); Console.WriteLine(t2); Console.Read(); 运行结果如下 : b1.length = b2.length = 使用 Encoding 类的 string GetString(byte[]) 或 string GetString(byte[],int,int) 方法都可以将字节数组转换成字符串, 读者的选择要按照编码的实际需求决定 以下述代码为例, 在 TestStringBytes() 函数中添加如下语句 : byte[] bs = 97, 98, 99, 100, 101, 102; string ss = System.Text.Encoding.ASCII.GetString(bs); Console.WriteLine("The string is: " + ss + "\n"); 运行结果为 : The string is: abcdef 数值类型和字节数组之间的转换 在前面介绍的转换方法中, 我们知道了各种数值型需要使用多少字节的空间来保存数据 当各种数值类型和字节数组之间转换时, 编译器将某种数值类型的数据转换成字节数 86

24 第 3 章 C# 数据类型 组, 得到的一定是相应大小的字节数组 同理, 当把字节数组转换成数值类型时, 这个字节数组的大小必须大于相应数值类型的字节数 一般会利用 System.BitConverter 类来实现各种数值类型与字节数组之间的转换 不同类型之间的强制转换 在 C# 语言中, 可以利用 Convert 进行强制转换 Convert 可以将一个基本数据类型转换为另一个基本数据类型 表 3.8 列出了 Convert 类公开的成员 表 3.8 Convert 类公开成员 公共字段 DBNull 一个常数, 表示没有数据的数据库列 ( 即数据库为空 ) 公共方法 ChangeType 返回具有指定类型, 而且其值等效于指定对象的 Object Equals 确定两个 Object 实例是否相等 ( 从 Object 继承 ) FromBase64CharArray FromBase64String GetHashCode 将 Unicode 字符数组的子集 ( 它将二进制数据编码为 base 64 数字 ) 转换成等效的 8 位无符号整数数组 参数指定输入数组的子集以及要转换的元素数 将指定的 String( 它将二进制数据编码为 base 64 数字 ) 转换成等效的 8 位无符号整数数组 用作特定类型的哈希函数 GetHashCode 适合在哈希算法和数据结构 ( 如哈希表 ) 中使用 ( 从 Object 继承 ) GetType 获取当前实例的 Type( 从 Object 继承 ) GetTypeCode IsDBNull 返回指定对象的 TypeCode 返回有关指定对象是否为 DBNull 类型的指示 ReferenceEquals 确定指定的 Object 实例是否相同的实例 ( 从 Object 继承 ) ToBase64CharArry ToBase64String ToBoolean ToByte ToChar ToDateTime ToDecimal ToDouble ToInt16 ToInt32 ToInt64 ToSByte ToSingle ToString ToUInt16 ToUInt32 ToUInt64 将 8 位无符号整数数组的子集, 转换为用 Base 64 数字编码的 Unicode 字符数组的等价子集 将 8 位无符号整数数组的值转换为它的等效 String 表示形式 ( 使用 base 64 数字编码 ) 将指定的值转换为等效的布尔值 将指定的值转换为 8 位无符号整数 将指定的值转换为 Unicode 字符 将指定的值转换为 DateTime 将指定值转换为 Decimal 数字 将指定的值转换为双精度浮点数字 将指定的值转换为 16 位有符号整数 将指定的值转换为 32 位有符号整数 将指定的值转换为 64 位有符号整数 将指定的值转换为 8 位有符号整数 将指定的值转换为单精度浮点数字 将指定值转换为其等效的 String 表示形式 将指定的值转换为 16 位无符号整数 将指定的值转换为 32 位无符号整数 将指定的值转换为 64 位无符号整数 87

25 第 2 篇 C# 程序设计基础 计算机内部的任何数据都是以二进制保存的, 所以, 程序员只需要关心进制转换的字符串中的结果即可 显式转换可以替代隐式转换, 但隐式转换不能替代显式转换 换句话说, 可以用显式转换的地方, 隐式转换也可以使用, 只要按照程序员的需求自主选择就好 但需要显式转换的地方, 就一定不能用隐式转换 3.5 C# 的用户自定义数据类型 C# 程序使用类型声明创建新类型 类型声明指定了新类型的名字和成员 C# 可由用户自定义类型, 这种类型一般被称做复杂数据类型 本节将和读者一起来研究复杂数据类型 认识枚举类型 枚举其实不是 C# 特有的 与 C 中的枚举一样,C# 中的枚举包含枚举值, 以及与值关联的数字 所谓 枚举, 就是把这种类型数据可取的值一一列举出来 枚举类型是一种特殊的值类型, 是一组已命名的数值常量, 常用于声明一组命名的常数 枚举的类型必须是之前已经讲到的 8 个整型类型之一 枚举用关键字 enum 来声明定义 定义枚举类型的一般格式为 : enum 枚举名 [: 数据类型 ] 成员 1[= 整型常数 1], 成员 2[= 整型常数 2],, 成员 n[= 整型常数 n] 枚举类型常用于归类定义一些在编译时已知范围的, 但是具体值要在执行时才能确定的常量 可以用读者习惯的描述性名称表示枚举中的整数值, 比如, 已知三原色是红 蓝 绿, 它们同属于颜色 可以定义如下 : enum Color Red, Blue, Green 枚举相比普通整数常量有一定的优胜之处, 这主要体现在它使代码更容易阅读理解和更安全 没有指定特定的枚举类型, 那么一般会默认枚举元素的基础类型为 int 默认状态下, 将 0 赋值给枚举对象的第一个元素, 然后对每个后续的枚举元素按 1 递增 但是, 也可以在初始化阶段给元素直接赋值 具体例子如下 : enum Weekdays Mon=1,Tues,Wed,Thur,Fri,Sat,Sun 此时, 枚举成员的值从 1 开始, 而不是从 0 开始, 即 Mon 值为 1,Tues 值为 2, 其后依次加 1, 则最后一个 Sun 值为 7 说明 : 通常允许对枚举进行整型运算 88

26 第 3 章 C# 数据类型 enum Weekdays Mon,Tues,Wed,Thur= -8,Fri=13,Sat,Sun 此时,Mon=0,Tues=1,Wed=2,Thur=-8,Fri=13,Sat=14,Sun=15 通常, 在需要用一组符号来表示一组整数值的情况下, 可以使用枚举 说明 :System.Enum 是引用类型, 而枚举类型又是直接继承自 System.Enum 的, 但是枚举类型却不是引用类型 其实这部分内容涉及 MISL 部分的内容, 简要来说, 枚举类型隐式的继承自 System.Enum, 程序员不能在 C# 里显式声明这种继承关系, 所以枚举类型都是值类型 枚举编程示例 下面通过代码实例为读者具体介绍枚举的语法构成 代码如下 : // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._5._2 // 定义 Program 类 // 定义 Test 枚举类型成员 enum Test A = 1, B, C, D, E, F = 10, G ; // 定义程序的 Main( ) 方法 int x = (int)(test.a); int y = (int)(test.b); int z = (int)(test.f); int m = (int)(test.g); //01... 充当占位符, 将后面的参数对号入座 Console.WriteLine("Test.A = 0", x); Console.WriteLine("Test.B = 0", y); Console.WriteLine("Test.F = 0", z); Console.WriteLine("Test.G = 0", m); Console.Read(); 输出结果为 : 89

27 第 2 篇 C# 程序设计基础 Test.A =1 Test.B =2 Test.F =10 Test.G =11 注意 : 如果移除初始值 A= 1 以及 F=10 的设定, 因为枚举的首项默认的是 0, 那么结果将是 : Test.A =0 Test.B =1 Test.F =5 Test.G =6 创建枚举可以节省大量的时间 使用枚举比使用无格式的整数有如下几个优势 : 枚举可以提高程序的可维护性, 有助于确保给变量指定合法的期望值 ; 枚举使代码简练 清晰 ; 枚举使代码减少录入次数, 提高效率 技巧 : 枚举类型可以通过使用 System.Enum 的 ToString() 方法转换成字符串类型 认识结构类型 结构类型也是一种值类型, 它是一种堆栈 (stack) 分配的复杂数据类型, 它不支持继承 结构主要用于创建小型的对象, 并可以节省内存 结构可以包含构造函数 常量 字段 方法 属性 索引器 运算符 事件和嵌套类型等 但是, 如果同时需要上述几种成员, 则应当将类型更改为类 结构的定义和类的定义基本上是一致的, 语法如下 : //struct 为声明结构的关键字 struct StructName public int structdatamember; // 结构中显示声明的构造函数必须带有参数 public void StructMethod( 参数列表 ) // 结构体实现 结构名称最好是某个现有名词或名词短句 此外, 也可以拥有和类一样的成员 然而, 与类类型不同的是, 结构是值类型, 不需要在堆 (heap) 中分配空间 而且结构不是引用类型, 所以也不支持继承 说明 : 结构被存在堆栈 (stack) 中 结构可以提高存储效能 当一个结构与类有着相同信息的条件下, 结构可以大大地减少对存储空间的占用 结构编程示例 在下例中, 程序创建并初始化 个 points 在类 Point 中需要分配 个独立的 90

28 第 3 章 C# 数据类型 对象 (object) 代码如下 : // 声明使用的命名空间 using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace _3._5._4 // 定义 Point 类 class Point // 公共类型成员变量 public int x, y, z; // 定义类的成员方法 public Point() x = 0; y = 0; z = 0; public Point(int x, int y, int z) this.x = x; this.y = y; this.z = z; // 定义 Program 类 Point[] points = new Point[10000]; // 执行对象 points 的初始化, 其中每个点的坐标值分别为 (x,y,z)=(i,i*2,i*3) for (int i = 0; i < 10000; i++) points[i] = new Point(i, i * 2, i * 3); 很明显, 这个 Point 类繁琐复杂, 当执行 次初始化工作的时候会影响程序的运行速度 类的定义与初始化经常会遇到类似的困境 这时就需要结构来大显身手了 当 Point 被定义为一个结构时, 程序的执行可以简化很多 代码如下 : struct Point public int x, y, z; public Point(int x, int y, int z) this.x = x; this.y = y; this.z = z; 91

29 第 2 篇 C# 程序设计基础 不用考虑编译器的执行效率, 仅从程序的结构上就不难发现, 结构的定义比类要精简颇多! 结构 Point 中的坐标变量利用内联的性质实例化使程序整体得到了优化 注意 : 尽管可以利用结构来简化类的声明以及实现步骤, 但并不是所有情况下都比类优越 作为值类型的结构在传递数据时实际上是在传递数据本身的复制值, 而引用类型的类则是传递值的引用地址 所以当传递结构的时候就会比传递类要慢, 数据量越大差距就越明显 结构也支持方法 在一个结构的默认值的计算过程中, 将所有值类型字段设置为它们的默认值, 并将所有引用类型字段设置为 null, 这样就产生了该结构的默认值 结构可以使用封箱和拆箱操作在结构类型和对象类型之间进行转换 而且, 在结构中声明的实例构造函数必须携带参数 注意 : 结构的赋值是特别需要注意的 对于结构,this 关键字有着不同的意义 结构实例构造函数和实例成员函数中的 this 也和类中的 this 含义有所不同 在类中,this 本质上是一个引用句柄值, 它不可以再被赋值 而在结构中,this 更像一个结构类型的变量, 它可以被赋值 为了便于理解, 下面以一个代码实例来展开论述 首先定义一个描述公司的结构 scompany 代码如下 : struct scompany public string CompanyName; public object CompanyMember; public string CompanyAddress; public int CompanyGradetime; 读者不难看出, 这个声明同类的声明相似 在结构体当中, 声明了 4 个属性变量, 分别用以描述公司名称 公司成员 公司地址, 以及公司的成立年份 由于使用结构的许多限制, 所以读者不必通过 new 关键字对结构进行实例化 但是, 如果不亲自为结构的成员 new 空间使得显式初始化, 那么就永远不会完成该结构初始化 scompany s123456; Console.WriteLine(s CompanyName); 由于没有通过 new 关键字分配空间, 上述代码无疑将会报错 为了纠正这个错误, 改进程序如下列代码所示 : scompany s = new scompany(); Console.WriteLine(s CompanyName); 因为 s companyname 是一个值类型, 所以初始化默认为 0 由于结构不能创建无参数的构造函数, 所以, 以下代码不能编译通过 : 92

30 第 3 章 C# 数据类型 struct scompany public scompany(); public string CompanyName; public object CompanyMember; public string CompanyAddress; public int CompanyGradetime; 但是, 可以利用带有参数的构造函数原型来定义, 代码如下 : struct scompany public scompany(string name, object menber, int number, int gradetime) // 声明 scompany 结构中的名称 成员 地址 成立年份属性 CompanyName = name; CompanyMember = menber; CompanyAddress = address; CompanyGradetime = gradetime; // 类的成员变量 public string CompanyName; public object CompanyMember; public string CompanyAddress; public int CompanyGradetime; 说明 : 结构的语法中没有基类的列表 这是由于结构不能基于其他结构或类, 而且它们也不能作为其他结构或类的基类 结构与类有什么不同 在 C# 中, 结构与类是完全不同的类型, 具体区别如下 : 结构是值类型, 在堆栈 (stack) 上分配地址, 结构之间的赋值可以创建新的结构 ; 而类是引用类型, 在堆 (heap) 上分配地址, 类之间的赋值只是复制引用 从执行效率上来讲, 堆栈要比堆高得多 然而堆栈由于资源的限制, 导致其不适合处理大的逻辑复杂的对象, 所以结构仅适合处理小型对象, 而类则可以处理某个商业逻辑 结构与类都是由 System.Valuetype 派生而来的 类可派生于一个基类, 也可派生于任何多的接口, 结构却不可以 结构不能被继承, 类可以被继承 结构和类都能够继承接口 结构提供默认的不带参的构造函数, 且不允许替换, 但是允许用户自行添加带参的构造函数 相比之下, 类的构造函数允许替换, 带参或者不带参均可 结构没有析构函数, 类有析构函数 93

31 第 2 篇 C# 程序设计基础 结构不能使用 virtual abstract 和 sealed 关键字, 类可以使用 结构不能有 protected 修饰符, 类允许 结构中不能初始化实例字段, 类可以初始化实例字段 结构可以指定字段如何在内存中布局, 类不具备 哪些地方应使用结构类型 通过以上的介绍, 读者可以很自然地意识到结构在效率上相对于类的优越性, 这主要归因于它们在底层的值类型结构 不过, 由于结构对于大容量数据及高复杂度的算法处理时的局限性, 导致其适用范围非常狭窄 如果用户正在从事图像色彩或是固定模式的业务处理程序的设计时, 可以选用结构类型来构造这些小规模数据体 但是, 由于结构实际上是一种复杂的值类型, 所以在编译器中其整体上被定义为一个数据, 这对所有的面向对象操作而言是不利的 注意 : 不要试图在结构里构造过多的方法, 最好是能不定义方法, 就尽量避免定义方法 3.6 本章总结 从本章开始, 读者开始真正接触 C# 语言的代码操作 在本章中, 首先讲解了变量的类型以及定义, 接着又为读者介绍了 C# 语言中数据类型间的转换, 最后为读者详细阐述了常用的复杂数据类型, 枚举和结构 3.7 实战练习 1. 在 Visual Studio 2010 中新建一个控制台应用程序, 编写代码对两个字符串进行连接操作, 最后输出连接后的内容 2. 在 Visual Studio 2010 中新建一个控制台应用程序, 分别输出汉字 中 和 国 的 Unicode 码 提示 : 先将汉字分别保存在两个 char 类型的变量, 然后通过类型转换的方法输出其 Unicode 码 3. 在 Visual Studio 2010 中新建一个控制台应用程序, 将字符串 Visual C# 分解到字符数组中, 然后输出数组中第 8 个元素的内容 4. 在 Visual Studio 2010 中新建一个控制台应用程序, 用一个枚举类型来表示一个星期中的七天, 输出枚举值的数值及其对应的字符串如下所示 94 0 星期日 1 星期一

32 第 3 章 C# 数据类型 2 星期二 3 星期三 4 星期四 5 星期五 6 星期六提示 : 可通过以下代码输出一个枚举量的数值及字符串值 Console.WriteLine("0:d - 0", week. 星期日 ); 95