5.1 编程语言的基元类型

　　某些数据类型如此常用，以至于许多编译器允许代码以简化的语法来操作它们。例如，可以使用以下语法来分配一个整数：

　　System.Int32 a = new System.Int32();

　　但你肯定不愿意使用这种语法来声明并初始化一个整数，它实在是太繁琐了。幸运的是，包括C#在内的许多编译器都允许换用如下所示的语法：

　　int a = 0;

　　这种语法不仅增强了代码的可读性，而且生成的IL代码与使用System.Int32时生成的IL代码是完全一致的。编译器直接支持的数据类型成为基元类型（primitive type）。基元类型直接映射到Framework类库（FCL）中存在的类型。比如在C#中，int直接映射到System.Int32类型。因此，以下4行代码都能正确编译，并生成完全相同的IL：

　　int a = 0;                                                 //最方便的语法

　　System.Int32 a = 0;                             //方便的语法

　　int a = new int();                                   //不方便的语法

　　System32.Int32 a = new System.Int32(); //最不方便的语法

　　表5-1列出的FCL类型在C#中都有对应的基元类型。对于相容于公共语言规范（CLS）的类型，其他语言将提供类似的基元类型。然而，并不要求语言为非CLS相容的类型提供任何支持。

表5-1 C#基元类型与对应的FCL类型

C#基元类型	FCL类型	CLS相容	说明
sbyte	System.Sbyte	否	有符号8位值
byte	System.Byte	是	无符号8位值
short	System.Int16	是	有符号16位值
ushort	System.UInt16	否	无符号16位值
int	System.Int32	是	有符号32位值
uint	System.UInt32	否	无符号32位值
long	System.Int64	是	有符号64位值
ulong	System.UInt64	否	无符号64位值
char	System.Char	是	16位Unicode字符(char不像在非托管C++中那样代表一个8位值)
float	System.Single	是	IEEE32位浮点值
double	System.Double	是	IEEE64位浮点值
bool	System.Boolean	是	一个true/false值
decimal	System.Decimal	是	一个128位高精度浮点值，常用于不容许舍入误差的金融计算。在128位中，有1位代表值的符号（正负号），有96位代表值本身，并有8位代表一个比例因子。比例因子用作96位整数的除数并指定整数的哪一部分为小数。比例因子隐式地定位数字10的幂，范围从0到28.其余位没有使用
string	System.String	是	一个字符数组
object	System.Object	是	所有类型的基类型
dynamic	System.Object	是	对于CLR,dynamic和object完全一致。然而，C#编译器允许使用一个简单的语法，让dynamic变量参与动态调用。欲知详情，请参见本章最后的5.5节”dynamic基元类型”

　　从另一个角度思考，可以想象C#编译器自动假定在所有源代码文件中添加了以下using指令（参考第4章）：

　　using sbyte = System.Sbyte;

　　using byte = System.Byte;

　　using short = System.Int16;

　　using ushort = System.UInt16;

　　using int = System.Int32;

　　using uint = System.UInt32;

　　…

　　C#语言规范称：”从风格上说，最好使用关键字，而不是使用完整的系统类型名称。”但我并不同意语言规范的说法：我情愿使用FCL类型名称，并完全避免使用基元类型名称。事实上，我希望编译器根本不要提供基元类型名称，强制开发人员使用FCL类型名称。下面是我的理由：

• 许多开发人员都困惑到底应该使用string还是String。由于C#的string（一个关键字）直接映射到System.String（一个FCL类型），所以两者没有区别，都可以使用。类似地，还有一些开发人员说应用程序在32位操作系统上运行时，int代表32位整数；在64位操作系统上运行时，int代表64位整数。这个说法是完全错误的。在C#中，int始终映射到System.Int32，所以不管在什么操作系统上运行，代表的都是32位整数。如果程序员习惯了在代码中使用Int32，像这样的误解也就不会产生了。
• 在C#中，long映射到System.Int64，但在其他编程语言中，long可能映射到Int16或Int32。例如，C++/CLI就将long视为一个Int32。习惯于用一种语言写程序的人在看用另一种语言写的源代码时，很容易错误地理解代码的意图。事实上，大多数语言甚至不将long看作一个关键字，根本不会编译使用了它的代码。
• FCL的许多方法都将类型名称作为方法名的一部分。例如，BinaryReader类型提供的方法包括ReadBoolean, ReadInt32, ReadSingle等；而System.Convert类型提供的方法包括ToBoolean,ToInt32,ToSingle等。以下代码虽然语法没有问题，但包含float的那一行显得颇不自然，无法一下子判断该行的正确性：

　　　　　　BinaryReader br = new BinaryReader(…);

　　　　　　Float val = br.ReadSingle();  //正确，但感觉不自然

　　　　　　Single val = br.ReadSingle();  //正确，而且让人一目了然

• 平时只用C#的许多程序员逐渐忘了还可以用其他语言写面向CLR的代码。因此，”C#主义”逐渐入侵类库代码。例如，Microsoft的FCL几乎是完全用C#写的，FCL团队的开发人员现在向库中引入像Array的GetLongLength这样的方法。该方法返回一个Int64值。这种值在C#中是long，但在其他语言中不是(C++/CLI)。另一个例子是System.Linq.Enumerable的LongCount方法。

　　考虑到所有这些原因，本书将坚持使用FCL类型名称。

　　在许多编程语言中，以下代码都能正确编译并运行：

　　Int32 i = 5;                 //一个32位值

　　Int64 l = i;                   //隐式转型为一个64位值

　　然而，根据第4章对类型转换的讨论，你或许会认为上述代码无法编译通过。毕竟，System.Int32和System.Int64是不同的类型，相互不存在派生关系。但实际上，你会欣喜地发现C#编译器正确编译了上述代码，运行起来也没有任何问题。这是为什么呢？原因是C#编译器非常熟悉基元类型，并会在编译代码时应用它自己的特殊规则。换言之，编译器能识别常见的编程模式，并生成必要的IL，使写好的代码能够像预期的那样工作。具体地说，C#编译器支持与类型转换、文本常量以及操作符有关的模式。在后面的几个例子中，我们将对它们进行演示。

　　首先，编译器能执行基元类型之间的隐式或显示转型，例如：

　　Int32 i=5;                                               //从Int32隐式转型为Int32

　　Int64 l = i;                                               //从Int32隐式转型为Int64

　　Single s = i;                                            //从Int32隐式转型为Single

　　Byte b =(Byte)i;                                    //从Int32显示转型为Byte

　　Int16 v=(Int16) s;                                 //从Single显示转型为Int16

　　只有在转换“安全”的时候，C#才允许隐式转型。所谓“安全”，是指不会发生数据丢失的情况，比如从Int32转换为Int64。然而，如果一次转换有可能是不安全的，C#就要求进行显式转型。对于数值类型，“不安全”意味着在转换之后，有可能丢失精度或者数量级。例如，从Int32转换为Byte要求显示转型，因为大的Int32数字可能丢失精度；从Single转换为Int16也要求显式转型，因为Single能表示比Int16更大数量级的数字。

　　注意，不同的编译器可能生成不同的代码来处理这些转型操作。例如，将值为6.8的一个Single转型为一个Int32时，有的编译器可能生成代码，对其进行截断处理（向下取整），最终将6放到Int32中；其他编译器则可能将结果向上取整为7。顺便说一句，C#总是对结果进行截断处理，而不进行向上取整。要了解C#对基元类型进行转型时的具体规则，请参见C#语言规范的”Conversions”一节。

　　除了转型，基本类型还能写成文本常量(literal)。文本常量可被看成是类型本身的一个实例，所以可以像下面为一个实例（123和456）调用实例方法：

　　Console.WriteLine(123.ToString() + 456.ToString());        //”123456”

　　此外，如果一个表达式由文本常量构成，编译器能在编译时完成表达式的求值，从而增强应用程序的性能：

　　Boolean found = false;                        //生成的代码将found设为0

　　Int32 x = 100+20+3;                            //生成的代码将x设为123

　　String s = “a “+”bc”;                            //生成的代码将s设为”a bc”

　　最后，编译器知道如何以及以什么顺序解析代码中出现的操作符（比如+,-,*,/,%,&,^,|,==,!=,>,<,>=,<=,<<,>>,~,!,++,--等）：

　　Int32 y = 100;                                        //赋值操作符

　　Int32 y = x+23;                                               //加和赋值操作符

　　Boolean lessThanFifty = (y<50);       //小于和赋值操作符