深入理解C#数据类型：从基础到高级应用

在C#编程中，数据类型 是构建程序的基础。无论是简单的变量存储，还是复杂的数据结构，都离不开对数据类型的正确理解和使用。C#是一种强类型语言，这意味着每个变量和对象都必须有明确的类型，并且在编译时会进行严格的类型检查。

本文将全面介绍C#的数据类型，包括值类型（Value Types） 和引用类型（Reference Types） ，并深入探讨它们的存储方式、转换规则以及在实际开发中的应用。此外，我们还会涉及可空类型（Nullable Types） 、类型转换 以及**动态类型（dynamic）**等高级话题。

1. C#数据类型概述

C#的数据类型可以分为两大类：

值类型（Value Types）：直接存储数据，变量包含实际值。
引用类型（Reference Types）：存储数据的引用（内存地址），变量指向堆（Heap）中的数据。

此外，C#还支持特殊类型 （如dynamic、var）和可空类型（Nullable Types），以适应不同的编程需求。

2. 值类型（Value Types）

值类型的变量直接存储数据，而不是引用。它们在**栈（Stack）**上分配内存，具有较快的访问速度，但通常用于存储较小的数据。

2.1 基本数值类型

整数类型

类型	位数	范围
`byte`	8	0 到 255
`sbyte`	8	-128 到 127
`short`	16	-32,768 到 32,767
`ushort`	16	0 到 65,535
`int`	32	-2,147,483,648 到 2,147,483,647
`uint`	32	0 到 4,294,967,295
`long`	64	-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807
`ulong`	64	0 到 18,446,744,073,709,551,615

示例：

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int age = 30;
long population = 7_900_000_000; // 使用下划线提高可读性

浮点类型

类型	位数	精度	范围
`float`	32	~6-9位小数	±1.5×10⁻⁴⁵ 到 ±3.4×10³⁸
`double`	64	~15-17位小数	±5.0×10⁻³²⁴ 到 ±1.7×10³⁰⁸
`decimal`	128	28-29位小数	±1.0×10⁻²⁸ 到 ±7.9×10²⁸

示例：

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float pi = 3.14f; // 必须加 'f' 后缀
double distance = 1.495978707e8; // 科学计数法
decimal price = 19.99m; // 适合金融计算，加 'm' 后缀

2.2 布尔类型（bool）

bool 类型只有两个值：true 或 false，常用于条件判断。

示例：

复制代码

bool isActive = true;
if (isActive)
{
    Console.WriteLine("系统已激活");
}

2.3 字符类型（char）

char 表示单个Unicode字符，用单引号 ' ' 定义。

示例：

复制代码

char grade = 'A';
char newLine = '\n'; // 转义字符

2.4 结构体（struct）

结构体是用户自定义的值类型，适用于轻量级数据。

示例：

复制代码

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;
}

Point p = new Point { X = 10, Y = 20 };

2.5 枚举（enum）

枚举用于定义一组命名的常量。

示例：

复制代码

enum Weekday { Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday }
Weekday today = Weekday.Monday;

3. 引用类型（Reference Types）

引用类型的变量存储的是数据的引用（内存地址） ，实际数据存储在**堆（Heap）**上。

3.1 类（class）

类是C#中最常用的引用类型，包括：

object（所有类型的基类）
string（不可变的Unicode字符串）
用户自定义类

示例：

复制代码

class Person
{
    public string Name;
    public int Age;
}

Person p = new Person { Name = "Alice", Age = 25 };

3.2 字符串（string）

string 是特殊的引用类型，具有不可变性（每次修改都会创建新对象）。

示例：

复制代码

string name = "Bob";
name += " Smith"; // 创建新字符串

3.3 数组

数组是固定大小的集合，可以是一维或多维。

示例：

复制代码

int[] numbers = new int[5] { 1, 2, 3, 4, 5 };
string[,] matrix = new string[2, 2] { { "A", "B" }, { "C", "D" } };

3.4 接口（interface）

接口定义了一组方法，由类实现。

示例：

复制代码

interface IShape
{
    double Area();
}

class Circle : IShape
{
    public double Radius;
    public double Area() => Math.PI * Radius * Radius;
}

3.5 委托（delegate）

委托类似于函数指针，用于实现回调机制。

示例：

复制代码

delegate void LogMessage(string message);

void PrintToConsole(string msg) => Console.WriteLine(msg);

LogMessage logger = PrintToConsole;
logger("Hello, World!");

4. 特殊类型

4.1 var（隐式类型）

var 让编译器自动推断变量类型。

示例：

复制代码

var name = "Alice"; // 编译为 string
var age = 30;       // 编译为 int

4.2 dynamic（动态类型）

dynamic 绕过编译时类型检查，运行时解析。

示例：

复制代码

dynamic obj = 10;
obj = "Now I'm a string!"; // 合法，但可能引发运行时错误

5. 可空类型（Nullable Types）

值类型默认不能为 null，但可以使用 Nullable<T> 或 ? 语法使其可空。

示例：

复制代码

int? nullableInt = null;
double? nullableDouble = 3.14;

if (nullableInt.HasValue)
{
    Console.WriteLine(nullableInt.Value);
}

6. 类型转换

6.1 隐式转换（自动）

小范围类型 → 大范围类型（如 int → long）。

示例：

复制代码

int i = 100;
long l = i; // 自动转换

6.2 显式转换（强制）

大范围类型 → 小范围类型（可能丢失数据）。

示例：

复制代码

double d = 3.14;
int i = (int)d; // i = 3（截断小数部分）

6.3 Parse 和 TryParse

将字符串转换为其他类型。

示例：

复制代码

string input = "123";
int num = int.Parse(input); // 可能抛出异常
bool success = int.TryParse(input, out int result); // 安全转换

7. 总结

值类型 （int, double, struct）存储在栈上，访问速度快。
引用类型 （class, string, array）存储在堆上，变量存储的是引用。
可空类型 允许值类型为 null，适用于数据库交互。
类型转换 包括隐式、显式、Parse 和 TryParse。
var 和 dynamic 提供更灵活的变量声明方式。

理解C#的数据类型是编写高效、健壮代码的关键。希望本文能帮助你更好地掌握这些概念！