C#基础知识整理：基础知识（11） 值类型，引用类型

C#是面向对象的语言，在面向对象的思想中，只有对象，所有事物都可以用类描述。所以比如这些，int，bool，char，string，double，long等都是类，那么像，30,2.5，"test"都是对应类的一个对象。

        static void Main(string[] args)
        {
            string istring = 30.ToString();

            string dstring = 2.5.ToString();

            string sstring = "test".ToString();

            Console.WriteLine(string.Format("{0},{1},{2}", istring, dstring, sstring));

            Console.ReadLine();
        }

输出：

 可以看出它们有ToString()这个方法，所以它们是对象。
 在平时写代码时，定义数据类型除了上述的这种之外，肯定都用过：

         static void Main(string[] args)
        {
            Int32 i = 0;

            UInt32 j = 0;

            String str = "test";

            Console.ReadLine();
        }

    这个其实是.NET的一个机制，.NET是一个平台，这个平台上有C#，VB这些语言。因此，.NET定义了一系列类型，映射到不同的语言中，Int32在c#中就是int。这样的数据类型称作基元类型，在C#中类的对象必须使用new生成。而这一部分类直接就可以用常量表示。基元类型定义在.net Framework中，System命名空间下。看一下基元类型在C#语言中的类型映射。

.NET Framework基元类型	C#类型	取值范围	备注
System.Boolean	bool	true/false	/
System.Byte	byte	0 ~255	无符号8位整数
System.Sbyte	sbyte	-128 ~ 127	有符号8位整数
System.Char	char	0 ~ 65,535	无符号16位整数
System.Int16	short	-32,768 ~ 32,767	有符号16位整数
System.UInt16	ushort	0 ~ 65,535	无符号16位整数
System.Int32	int	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647	有符号32位整数
System.Int64	long	-9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807	有符号64位整数
System.UInt64	ulong	0 ~ 18,446,744,073,709,551,615	无符号64位整数
System.Single	float	±1.5 × 10-45 ~ ±3.4 × 1038 （7位有效数字）	32位单精度浮点数
System.Double	double	±5.0 × 10-324 到 ±1.7 × 10308 （15至16位有效数字）	64位双精度浮点
System.Decimal	decimal	±1.0 × 10-28 到 ±7.9 × 1028 （27至28位有效数字）	128位浮点数数
System.String	string	任意字符串	/
System.UInt32	uint	0 ~ 4,294,967,295	无符号32位整数

表中的除了string是引用类型（后面单独解释），其它都是值类型。
下面简单介绍下引用类型和值类型。
学习C语言的时候有个堆和栈的概念。
堆区——程序员分配释放，或者程序结束有OS回收，分配方式类似于链表。
栈区——由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，变量值等。
栈内存结构可以快速的分配内存和回收内存，但栈空间有限，过多使用会“溢出”，因此栈只分配常用的，占用空间小的数据类型；堆内存结构分配内存较慢，但是利用空间大，可以存放大型数据。
在C#中，基本上所有的数据都存储在“堆”结构中，称之为“托管堆”，受.NET垃圾回收监控。但是相对于栈堆结构中内存分配效率比较低。为了正确进行垃圾回收，每次分配的堆空间比实际所需空间稍大，小型数据使用堆是不太合适的。
可以比较看一下值类型和引用类型：
C#中提供了Struct定义值类型，直接在栈上分配内存。

 /// <summary>
    /// 使用struct定义一个值类型，
    /// 值类型的只能实现接口，不能继承类
    /// </summary>
    public struct StructPositiveNumber : ICloneable  
    {
        /// <summary>
        /// 值类型字段
        /// </summary>
        private int number;

        /// <summary>
        /// 静态只读字段，作为类的初始值
        /// </summary>
        public readonly static StructPositiveNumber InitialValue = new StructPositiveNumber();

        /// <summary>
        /// 属性
        /// </summary>
        public int Number
        {
            get
            {
                return number;
            }

            set
            {
                if (value <= 0)
                {
                    throw new Exception();
                }

                this.number = value;
            }
        }
        /// <summary>
        /// 可以定义构造器，但是和类不同，这里的默认构造器依然存在
        /// </summary>
        public StructPositiveNumber(int value)
        {
            if (value <= 0)
            {
                throw new Exception();
            }

            this.number = value;
        }

        /// <summary>
        /// 实现克隆方法，返回当前对象
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public object Clone()
        {
            return new StructPositiveNumber(this.number);
        }
    }

调用

       static void Main(string[] args)
        {
            //声明变量，赋值
            StructPositiveNumber pNumber1 = StructPositiveNumber.InitialValue;

            pNumber1.Number = 1;

            //pNumber1赋给pNumber2
            StructPositiveNumber pNumber2 = pNumber1;

            //改变pNumber2的值
            pNumber2.Number = 2;

            //看打印结果，改变了pNumber2的值，但是不影响pNumber1
            Console.WriteLine(pNumber1.Number);//1

            Console.WriteLine(pNumber2.Number);//2

            //重新初始化pNumber2,通过构造器生成改变了初始值。
            pNumber2 = new StructPositiveNumber(3);

            Console.WriteLine(pNumber2.Number);//3

            //调用Clone将pNumber2复制给pNumber1
            pNumber1 = (StructPositiveNumber)pNumber2.Clone();

            Console.WriteLine(pNumber1.Number);//3

            //改变pNumber1的值，但是pNumber2值不改变
            pNumber1.Number = 4;

            Console.WriteLine(pNumber1.Number);//4

            Console.WriteLine(pNumber2.Number);//3

            Console.ReadLine();
        }

结果

再看引用类型定义的：

 public class ClassPositiveNumber : ICloneable
    {
        private int number;

        public int Number
        {
            get
            {
                return this.number;
            }

            set
            {
                if (value <= 0)
                {
                    throw new Exception();
                }

                this.number = value;
            }
        }

        //引用类型自己可以初始化为null,无需定义初始值
        //public readonly static ClassPositiveNumber InitialValue = new ClassPositiveNumber();

        public ClassPositiveNumber(int value)
        {
            if (value <= 0)
            {
                throw new Exception();
            }

            this.number = value;
        }

        public object Clone()
        {
            return new ClassPositiveNumber(this.number);
        }
    }

调用

      static void Main(string[] args)
        {
            ClassPositiveNumber cNumber1;//默认值为null

            cNumber1 = new ClassPositiveNumber(1);

            ClassPositiveNumber cNumber2 = cNumber1;

            cNumber2.Number = 2;

            //可以看出，两个引用引用到了相同的对象
            Console.WriteLine(cNumber1.Number);//2

            Console.WriteLine(cNumber2.Number);//2

            //重新初始化cNumber2,之前的对象已被丢弃
            cNumber2 = new ClassPositiveNumber(3);

            Console.WriteLine(cNumber2.Number);//3
            
            //复制是复制一个对象的副本，因此，是两个不同的对象
            cNumber1 = (ClassPositiveNumber)cNumber2.Clone();

            Console.WriteLine(cNumber1.Number);//3

            cNumber1.Number = 4;

            Console.WriteLine(cNumber1.Number);//4

            Console.WriteLine(cNumber2.Number);//3

            Console.ReadLine();
        }

结果

通过例子，可以看出值类型的特点如下：
a、使用struct声明；
b、不能继承类，但是可以实现接口（当然除object类外）；
c、值类型使用值类型做为字段，但是字段无法有默认值；
c、值类型中必须有默认构造器，而且自己定义构造器后，默认的无参数的构造器依然存在。而且在构造其中只能访问类中的字段，但是不能访问属性。符号=对于值类型来说是赋值，所以赋值是值类型变量不能为空，因为值类型没有引用的概念，肯定有值。

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