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C# 值类型和引用类型详解

简介

C# 中,值类型和引用类型是两个基础的数据类型类别,它们的主要区别在于 存储位置 和 赋值方式。

值类型

值类型存储的是数据本身,分配在 栈 (Stack) 中。当一个值类型变量被赋值给另一个变量时,会复制值。

值类型的特点

  • 内存分配:存储在栈上。

  • 存储内容:直接保存数据。

  • 复制行为:赋值时复制数据,两个变量互不影响。

  • 默认值:初始化为类型的默认值(如 int 为 0)。

  • 不可为 null(除非是可空类型,如 int?)。

值类型的常见示例

  • 基本数据类型:int、double、bool、char、float、decimal

  • 结构体(struct):例如 DateTime、Point

  • 枚举(enum

值类型示例

int a = 10;  // 值类型变量
int b = a;   // 将 a 的值赋值给 b
b = 20;      // 修改 b 的值,不影响 a

Console.WriteLine(a);  // 输出 10
Console.WriteLine(b);  // 输出 20

引用类型

引用类型存储的是数据的地址(引用),实际数据存储在 堆 (Heap) 中。当一个引用类型变量被赋值给另一个变量时,会复制引用,即两个变量指向同一个对象。

引用类型的特点

  • 内存分配:引用存储在栈上,数据存储在堆上。

  • 存储内容:保存对数据的引用地址,而不是数据本身。

  • 复制行为:赋值时复制引用,多个变量指向同一块内存。

  • 默认值:初始化为 null

  • 可以为 null

引用类型的常见示例

  • 类(class

  • 接口(interface

  • 委托(delegate

  • 字符串(string

  • 数组(array

引用类型示例

class MyClass
{
    public int Value;
}

MyClass obj1 = new MyClass();
obj1.Value = 10;

MyClass obj2 = obj1;  // 将 obj1 的引用赋值给 obj2
obj2.Value = 20;      // 修改 obj2 的值,会影响 obj1

Console.WriteLine(obj1.Value);  // 输出 20
Console.WriteLine(obj2.Value);  // 输出 20

值类型与引用类型的区别

特性 值类型 引用类型
存储位置 栈存储引用,堆存储数据
存储内容 保存数据本身 保存数据的地址(引用)
赋值行为 复制值 复制引用,多个引用指向同一个对象
默认值 默认值(如 int 为 0) 默认值为 null
性能 栈上分配,效率高 堆上分配,需垃圾回收

可空类型(Nullable

值类型通常不能为 null,但可以通过 Nullable<T>T? 使其可为空。

示例:

int? a = null;
if (a.HasValue)
    Console.WriteLine(a.Value);
else
    Console.WriteLine("a is null");

特殊的引用类型:字符串

  • 字符串(string)是引用类型,但具有值类型的行为。

  • 因为字符串是 不可变的(Immutable),修改字符串实际上是创建了一个新对象。

string str1 = "Hello";
string str2 = str1;
str2 = "World";

Console.WriteLine(str1);  // 输出 Hello
Console.WriteLine(str2);  // 输出 World

值类型与引用类型的转换

  • 装箱(Boxing):将值类型转换为引用类型。

  • 拆箱(Unboxing):将引用类型转换为值类型。

示例:

int a = 10;          // 值类型
object obj = a;      // 装箱,值类型变为引用类型
int b = (int)obj;    // 拆箱,将引用类型还原为值类型

Console.WriteLine(a);  // 输出 10
Console.WriteLine(b);  // 输出 10
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