C#详解类型，变量与对象

本节内容：

1.什么是类型（Type）

2.类型在C#语言中的作用

3.C#语言的类型系统

4.变量、对象与内存

 

1.什么是类型（type）

类型又名数据类型（Date Type），是数据在内存中存储时的“型号”，小内存容纳大数据会丢失精确度、发生错误大内存存纳小尺寸数据会导致浪费，编程语言的数据类型与数据的数据类型不完全相同

 

1.2.强类型语言（保证了数据的完整性）（数据受到数据类型的约束严格）与弱类型语言（灵活性与危险性并存）（保证数据的正确性）的比较

*C语言中这里的if里面得的值不为0其他都为真，即使不是bool类型也可通过编译，故为弱类型；

*相对的C#中if条件里面必须为bool类型的值，否则编译不过去。

C语言举例-if条件；JavaScript示例：动态类型（极弱类型语言）；C#语言对弱类型？/动态类型的模拟

 

2.类型在C#语言中的作用

2.1.一个C#类型中所包含的信息有：

①存储此类型变量所需的内存空间大小；

②此类型值可表示的最大、最小值范围；

③此类型所包含的成员（如方法、属性、事件等）；

④程序运行的时候，此类型的变量在分配内存的什么位置；

Stack简介：比较小，比较快，用于方法（函数）调用，（装多了会爆）；

第一种情况为：算法没写好，函数调用过多，栈就爆了；

第二种情况：程序有错误，不小心在栈上分配了太多的内存，栈就爆了；

称为：Stack overflow。

Heap简介：即堆，比较大，用于存储对象（实例就放在堆里面），如果忘记回收对象会造成内存浪费，这种浪费学名叫做：内存泄漏。

使用Performance Monitor查看进程的堆（Heap）内存使用量；

关于内存泄漏：C#中存在垃圾回收机制，对象没人用了，有垃圾回收机制自动回收对象的内存。不用像java一样需要手动释放内存，换句话说C#较安全比C++安全得多。

⑤此类型所允许的操作符（运算）如： double result = 3 / 4;结果为0

而double result = 3.0 / 4.0;结果为0.75；

⑥静态的程序指的是没有在运行的程序。

程序的静态期（编辑器和编译器），动态期（运行期）：静态的分析代码，动态的调试程序 。

可以这么说静态的程序是装在硬盘里的，动态的程序是装在内存里的。

双击一个应用程序（exe）就是一个把存储在硬盘里的静态程序动态加载到内存的过程。

Process（进程）概念介绍：一个程序从硬盘加载到内存开始执行之后，就形成一个进程，换句话说就是这个程序正在运行的实例。进程名与（exe）程序文件名字相同，且每个进程都有一个pid（Process ID）

Windows+R键可以打开运行窗口，输入perfmon（Performance Monitor）进入性能监视器，打开性能监视器窗口，该窗口默认监视总的进程，可以点“x”在“+”号中添加具体的进程，监视某一程序的内存占比变化。

 

3.C#语言的类型系统

①C#五大数据类型

类（Class）：如Windows、Form、Console等

结构体（Structures）：如Int32、Int64、Single、Double

如：在int中f12查看定义：public struct Int32 : IComparable

枚举（Enumerations）：如HorizontalAlignment、Visbility

例如：public enum FormWindowState

    {

         //默认大小的窗口。

        Normal = 0,

        //最小化的窗口。

        Minimized = 1,

       //最大化的窗口。

        Maximized = 2,

}

接口（Interfaces）

委托（Delegates）

②C#类型的派生谱系：

Object：引用类型（Reference Type）和值类型（Value Type）

引用类型：类、接口、委托

值类型：结构体、枚举

 

最右边的分类上下来看可以分为三组：第一组(与引用类型相关)：object、string（这两个关键词基类（class）为本身）与class 、interface、delegate（这三个关键字不是具体的数据类型f12找不到定义的，而是运用这三个关键词去创建他们的数据类型）；

第二组(与值类型相关)：横线以上:对应的是真正数据类型；横线以下与第一组的横线以下的三个一样，都是去定义各自的类型，没有基类型。

第三组：true和false为bool类型的返回值；void表示不需要返回值，null表示一个引用变量里面的值是空的不属于任何数据类型；var与dynamic是用来声明变量的（以后会用到）。

（蓝色的字体表示为现成的数据类型，而且十分常用，甚至被归为关键字了；其次这些数据类型都是基本数据类型（即别的类型都是拿这些数据类型去构成的））

 

4.变量、对象与内存

*值类型与引用类型的内存存储方式是不同的，不分清将会造成很大错误！

①什么是变量

表面上来看（从C#代码的上下文行文来看），变量的用途是存储数据。

实际上，变量表示了存储位置（例如int x=100;x只是一个标签指向一个地址，数据100就存储在这个地址里面），并且每一个变量都有一个存储类型，以决定什么类型的值能够存入变量。*即变量名称表示（对应着）变量的值在内存中的存储位置

*认识一个事物是由浅入深，由表及里，由现象到本质的过程。

变量一共有7种：

静态变量（static），实例变量（也叫非静态变量）（成员变量、字段），数组元素、值参数、引用参数、输出形参、局部变量。

狭义的变量指的是局部变量，因为其它种类的变量都有自己的约定名称。

　　简单地讲，局部变量就是方法体（函数体）里面声明的变量。

变量的声明：

有效的修饰符组合（可无） 类型 变量名 初始化器（可无）如：int x；

*总结：变量=以变量名所对应的内存地址为起点，以其数据类型所要求的存储空间为长度的一块内存区域

②值类型的变量：

以byte/sbyte/short/ushort为例：

值类型没有实例，所谓“实例”与变量合二为一（因为是结构体struct）。

值类型变量的存储如：byte b;b=100;这两条语句作用为：首先确定byte数据类型需要的存储空间大小，然后去栈内存中找可以使用的（空的）内存地址，找到内存地址后，就把变量名与该内存地址对应起来，再把100转化为2进制数据写进该地址内存中。

③引用类型的变量与实例：

引用类型变量与实例的关系：引用类型变量里存储的数据是对象（实例）的内存地址解释如下：存储引用类型变量与实例时如：

*创建Student类的引用类型变量：Student stu;创建后便去栈内存（因为其为局部变量故由栈分配内存）中寻找空闲的内存并分得4个字节的内存空间(凡是引用类型固定分配4字节)。

*然后创建Student类的实例：new Student();这个时候要去找空闲的堆内存，找 到之后开始分配内存，这时需要计算需要多大的内存（类中的各种数据占内存的总 和），分完之后还要在该内存块内部进行分组：这块内存是存储哪种数据类型的， 那块属于哪种数据类型...。

*最后将其赋值给引用类型变量（把气球给孩子）：stu = new Student();此时在内 存中把创建类的实例时分配到的内存地址（内存地址是一个编号不是二进制数）转化为二进制数，并将该二进制数存储到创建Student类引用类型变量stu时分配到的4个字节的内存空间里面（按高低原则）。完成引用类型变量的存储。

 

这样就可以解释两个不同的引用类型变量来引用同一个实例的情况（两个小朋友分别用自己的两根绳子牵着同一个气球），如下：

{

Student stu1；

Student stu2；

stu1=new Student();

Stu2=stu1;

}

④变量的默认值（局部变量（main函数外如类里面的变量）一旦创建后在内存块中全部刷为0）；注意本地变量不能没有初始值（main函数里的变量），例如：

所谓的本地变量不能没有初始值，指的是不能没有初始值就被其他方法调用，如main函数中的如下语句：

Int x;

Console.WriteLind(x);

由于本地变量x没有初始值就被Console类的WriteLine方法调用了故会报错。

⑤常量（值不可改变的变量）

⑦局部变量是在Stack（栈）上分配内存的（其他一般在堆中分配）

⑥装箱与拆箱（Boxing&Unboxing）

补充说明：object是类可以派生出：数值类型和引用类型，但本身是类而类属于引用类型，所以object属于引用类型：内存空间存储被引用对象的地址。其定义为：

public class Object

{

public Object();

}

可见object一般当做引用类型使用。

 

*装箱：当引用变量引用栈上的数据的时候就要进行装箱，先把被引用的数据（下面指int x）拷贝一份，封装成一个实例，放在堆上的空闲内存中。

例如 {

int x=100；//注意局部变量是在栈上分配内存的

    object obj；

    obj=x；

}

为了使“ obj=x；”成立：obj为引用型变量分配到的4个字节内存存的是地址，如果直接把数值型变量x内存里存的数据复制给obj的内存空间，则obj会把内存空间里的数据当做是地址，然后去引用该地址的数据，显然错误。

正确做法为：先在栈上开辟两块内存空间给int x和obj（局部变量）再去堆中创建int 类型x的内存空间并把内容复制到里面去，然后把该段内存首地址转化为2进制数在复制给在栈上obj的内存，这个过程使“obj=x;语句合法的内存操作”叫做装箱。

*即把栈上的值类型的数据封装成一个object类型的实例放在堆上叫做装箱

 

*拆箱：例如 {

int x=100；

    object obj；

    obj=x；

Int y=[int]obj;

}

为了使“ Int y=[int]obj;（在堆内把obj的数据取出来）”成立：先在栈内存中找到空闲的内存开辟一个4字节（因为y为int型）的存储空间存放数值类型变量y，然后将某块堆内存中存放的obj对象数据的按int32格式把数据（转换）复制到y变量的栈内存空间中。

*即把堆中obj实例里面的值按要求拆成目标数据类型存储到栈上y（目标数据类型）的内存空间中。

 

*装箱装地址，拆箱按要求拆出数据（如：int y=obj;则obj要按int32的格式拆出数据）

*装箱和拆箱会损失程序的性能，慎用。