引用类型（重量级对象）和值类型（轻量级对象）

　　C#中对象类型主要有两种——引用类型（重量级对象）和值类型（轻量级对象）。

　　引用类型总是在堆中分配（除非使用 stackalloc 关键字），并给予一个额外的间接层；也即，它们需要通过对其存储位置的引用来访问。既然这些类型不能直接访问，某个引用类型的变量总是保存实际对象的引用（或 null ) 而不是对象本身。假设引用类型在堆中分配，运行时必须确保每个分配请求被正确执行。考虑下面代码，它执行一次成功的分配：
Matrix m = new Matrix(100, 100);

　　其幕后执行是：CLR内存管理器收到分配请求，它会计算存储该对象包括头部和类变量所需的内存数量。然后内存管理器检查堆中可用空闲空间，以确认是否有足够空间供这次分配。如果有，对象所需空间会被成功分配并且对其存储地址的引用也会被返回。如果没有足够空间存储对象，垃圾收集器将被启动去释放一些空间并进行堆紧缩操作。

　　如果执行成功，为了保持后续的垃圾收集操作，内存管理器将对象写入内存前还必须采取另一个重要步骤。这一步骤涉及产生一块称作写屏障（write barrier）的代码（垃圾收集器的实现细节超出本文范围）。相反地，每当有对象被写入内存或者当对象在内存中产生对另一个对象的引用（例如原先存在对象指向新创建对象），运行时便生成写屏障。垃圾收集器功能实现的许多复杂性之一是要记住这些对象的存在可写性，因而在收集过程中它们不会被误收集，虽然它们是被毫不相关的另一个对象所指向的对象。正如你可能会猜测，这些写屏障招致小的运行时开销，所以对于科学计算应用来说，在运行过程中创建数百万对象不是理想场景。

　　值类型被直接存储在栈中（虽然此规则有例外，我马上会讲到）。值类型不需要间接层，所以值类型变量总保存自身实际值而不能将引用保存为其它类型（因而，它们也就不能为 null）。使用值类型主要优点是它们的分配只产生很小的运行时开销。分配它们时，只是简单增加栈指针并且不需要被内存管理器管理。这些对象决不调用垃圾收集功能。此外，值类型不生成写屏障。

　　C#中，简单数据类型（int，float，byte）、枚举类型和结构（struct）类型都是值类型。虽然前面我讲过值类型直接存储在栈中，但我没有使用“总是”，正如我论述引用类型时一样。包含在引用类型内的值类型不会被存储在栈中，而是堆中，它被包含于引用类型对象中。例如，看看下面代码片段：
class Point
{
  private double x, y;

  public Point (double x, double y)
  {
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
}

　　这个类的一个实例占用24字节，其中8字节用于对象头，剩余16字节用于两个双精度变量x和y。与此同时，引用类型是包含在值类型对象中的（例如，结构中包含数组），它不会导致整个对象在堆中分配。只有数组在堆中分配，对该数组的引用被置于在栈中存放的结构中。

　　值类型派生于 System.ValueType，它本身又派生于 System.Object。因为这个，值类型具备像类一样的特征。值类型有构造函数（除了无参数构造函数）、索引指示器（indexer）、方法和重载运算符，它们也能实现接口。然而，它们不能被继承，也不能从其 它类型继承。这些对象容易成为 JIT 优化因素，因为它们生成有效、高性能代码。

　　这里有一个警告：极其容易意外地将值类型设陷为一个对象，从而导致在堆中分配它——众所周知，这就是装箱（boxing）技术。确信你的代码 不会进行在不必要的值装箱操作，否则将失去最初得到的性能。另一个警告是：值类型数组（例如双精度或整型数组）是在堆中存放，而不是栈中。只有保存数组引用的值是存放在栈中。这是因为所有数组类型都隐含派生于System.Array，它们都是引用类型。

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雨痕附注：
1. 将值类型转换为其实现的接口时，也将进行装箱操作，因为接口是引用类型。
2. 值类型数组虽然分配在堆上，但数组元素依然是值类型，并没有被装箱。
3. 引用对象的值类型成员也随对象一起分配在堆上，同样也还是值类型，没有被装箱。
 

　1. C#支持的数据类型有那些?与C++相比有哪些特点?
　　【解答】
　　C#支持的数据类型有：
　　(1) 值类型
　　包括：简单类型、结构类型、枚举类型。其中，简单类型又分为：整型、布尔型、字符型、浮点型、小数型。
　　(2) 引用类型
　　包括：对象类型、类类型、接口、元数据、字符串类型、数组。
　　与C++相比，C#的主要特点有：
　　1) C#语言自C/C++演变而来。但是，它是完全按照面向对象的思想来设计的，并保证了类型的安全性。
　　2) C#简化了C++在类、名称空间、方法重载和异常处理等方面的使用。摒弃了C++的复杂性，使它更易用、更少出错。
　　3) C#减少了C++的一些特性，不再有宏、多重继承。特别对企业开发者来说，上述功能只会产生更多的麻烦而不是效益。
　　4) C#采用严格的类型安全、版本控制、垃圾收集(garbage collect)等等。所有的这些功能的目标都是瞄准了开发面向组件的软件开发。
　　5) C#中不再有“::”、“.”、和“->”操作符，仅使用单个操作符“.”。
　　6) C#使用统一的类型系统，摒弃了C++多变的类型系统。
　　7) 在C#中，不能在类的外部定义全局函数、变量或者是常量等。所有的东西都必须封装在类中，包括实例成员或静态成员。从而使C#代码更加易读且有助于减少潜在的命名冲突。
　　8) 在C#中，不能使用没有初始化的变量。从而避免了由于使用不经初始化的变量而导致的计算结果错误。
　　2. C#语言中，值类型和引用类型有何不同?
　　【解答】
　　值类型和引用类型的区别在于，值类型的变量直接存放实际的数据，而引用类型的变量存放的则是数据的地址，即对象的引用。
　　值类型变量直接把变量的值保存在堆栈中，引用类型的变量把实际数据的地址保存在堆栈中，而实际数据则保存在堆中。注意，堆和堆栈是两个不同的概念，在内存中的存储位置也不相同。堆一般用于存储可变长度的数据，如字符串类型;而堆栈则用于存储固定长度的数据，如整型类型的数据int(每个int变量占用四个字节)。由数据存储的位置可以得知，当把一个值变量赋给另一个值变量时，会在堆栈中保存两个完全相同的值;而把一个引用变量赋给另一个引用变量，则会在堆栈中保存对同一个堆位置的两个引用，即在堆栈中保存的是同一个堆的地址。在进行数据操作时，对于值类型，由于每个变量都有自己的值，因此对一个变量的操作不会影响到其它变量;对于引用类型的变量，对一个变量的数据进行操作就是对这个变量在堆中的数据进行操作，如果两个引用类型的变量引用同一个对象，实际含义就是它们在堆栈中保存的堆的地址相同，因此对一个变量的操作就会影响到引用同一个对象的另一个变量。
　　3. 结构和类的区别是什么?
　　【解答】
　　1) 结构是一个值类型，保存在栈上，而类是一个引用类型，保存在受管制的堆上。
　　2) 对结构中的数据进行操作比对类或对象中的数据进行操作速度要快。
　　3) 一般用结构存储多种类型的数据，当创建一个很多类或对象共用的小型对象时，使用结构效率更高。
　　4. C#中的数组类型有何特点?
　　【解答】
　　1) 数组一般用于存储同一种类型的数据，包括Object类型。
　　2) 数组是一种引用类型，而不是值类型。
　　3) C#中除了可以有一维数组、多维数组外，还有交错型数组。
　　5. C#中不同整型之间进行转换的原则是什么?
　　【解答】
　　在整型之间进行转换时，小范围类型可以隐式转换为大范围类型，但大范围类型转换为小范围类型时需要使用显式转换。
　　6. 简述装箱和拆箱的过程。
　　【解答】
　　装箱是将值类型隐式地转换为object类型或者转换为由该值类型实现了的接口类型。装箱一个数值会为其分配一个对象实例，并把该数值拷贝到新对象中。拆箱是显式地把object类型转换成值类型，或者把值类型实现了的接口类型转换成该值类型。
　　7. 下列写法哪些是错误的?为什么?
　　1) if (nMyValue1=5) i=1;
　　2) if(nMyValue2==1)i=1;
　　3) int[] myInt={1,2,3};
　　foreach(int test in myInt)
　　{
　　test++;
　　Console.WriteLine(temp);
　　}
　　4) int[] myInt1={1,2,3};
　　foreach(int test in myInt1)
　　{
　　Console>WriteLine(test);
　　}
　　【解答】
　　1) 错误。if中的条件表达式结果不是布尔型。
　　2) 正确。
　　3) 错误一：temp没有定义。
　　错误二：在foreach块内，test作为枚举成员是只读的，不能使用test++修改其值。
　　4) 错误。Console后应该是点，而不应该是大于号。
　　8. 错误和异常有什么区别，为什么要进行异常处理，用于异常处理的语句有哪些?
　　【解答】
　　错误是指在执行代码过程中发生的事件，它中断或干扰代码的正常流程并创建异常对象。当错误中断流程时，该程序将尝试寻找异常处理程序(一段告诉程序如何对错误做出响应的代码)，以帮助程序恢复流程。换句话说，错误是一个事件，而异常是该事件创建的对象。
　　当使用短语“产生异常”时，表示存在问题的方法发生错误，并创建异常对象(包含该错误的信息及发生的时间和位置)来响应该错误。导致出现错误和随后异常的因素包括用户错误、资源失败和编程逻辑失败。这些错误与代码实现特定任务的方法有关，而与该任务的目的无关。
　　如果不进行异常处理，即不对错误做出响应，程序的健壮性就会大打折扣，甚至无法保证正常运行，所以必须要进行异常处理。
　　用于异常处理的语句有：try-catch语句、try-catch-finally语句、throw语句。
　　9. 编写一个控制台应用程序，输出1到5的平方值，要求：
　　1) 用for语句实现。
　　2) 用while语句实现。
　　3) 用do-while语句实现。
　　【解答】
　　using System;
　　using System.Collections.Generic;
　　using System.Text;
　　namespace outputSquareValue
　　{
　　class Program
　　{
　　static void Main()
　　{
　　//用for语句实现
　　for (int i = 1; i <= 5; i++)
　　{
　　Console.WriteLine("{0}的平方值为{1}", i, i * i);
　　}
　　//用while语句实现
　　int j = 0;
　　while (j++ < 5)
　　{
　　Console.WriteLine("{0}的平方值为{1}", j, j * j);
　　}
　　//用do-while语句实现
　　int k = 1;
　　do
　　{
　　Console.WriteLine("{0}的平方值为{1}", k, k * k);
　　} while (k++ < 5);
　　Console.ReadLine();
　　}
　　}
　　}
　　10. 编写一个控制台应用程序，要求用户输入5个大写字母，如果用户输入的信息不满足要求，提示帮助信息并要求重新输入。
　　【解答】
　　using System;
　　using System.Collections.Generic;
　　using System.Text;
　　namespace inputCapitalLetter
　　{
　　class Program
　　{
　　static void Main()
　　{
　　bool ok = false;
　　while (ok == false)
　　{
　　Console.Write("请输入5个大写字母：");
　　string str = Console.ReadLine();
　　if (str.Length != 5)
　　{
　　Console.WriteLine("你输入的字符个数不是5个，请重新输入。");
　　}
　　else
　　{
　　ok = true;
　　for (int i = 0; i < 5; i++)
　　{
　　char c = str[i];
　　if (c < 'A' || c > 'Z')
　　{
　　Console.WriteLine("第{0}个字符“{1}”不是大写字母，请重新输入。", i + 1, c);
　　ok = false;
　　break;
　　}
　　}
　　}
　　}
　　}
　　}
　　}
　　11. 编写一个控制台应用程序，要求完成下列功能。
　　1) 接收一个整数n。
　　2) 如果接收的值n为正数，输出1到n间的全部整数。
　　3) 如果接收的值为负值，用break或者return退出程序。
　　4) 转到(1)继续接收下一个整数。
　　【解答】
　　using System;
　　using System.Collections.Generic;
　　using System.Text;
　　namespace testOutput
　　{
　　class Program
　　{
　　static void Main()
　　{
　　while (true)
　　{
　　Console.Write("请输入一个整数(负值结束)：");
　　string str = Console.ReadLine();
　　try
　　{
　　int i = Int32.Parse(str);
　　if (i < 0) break;
　　for (int j = 1; j <= i; j++) Console.WriteLine(j);
　　}
　　catch
　　{
　　Console.WriteLine("你输入的不是数字或超出整数的表示范围，请重新输入");
　　}
　　}
　　}
　　}
　　}
　　12. 编写一个控制台应用程序，求1000之内的所有“完数”。所谓“完数”是指一个数恰好等于它的所有因子之和。例如，6是完数，因为6=1+2+3。
　　【解答】
　　using System;
　　using System.Collections.Generic;
　　using System.Text;
　　namespace completeNumber
　　{
　　class Program
　　{
　　static void Main(string[] args)
　　{
　　for (int i = 2; i <= 1000; i++)
　　{
　　int s = 1;
　　string str = "1";
　　for (int j = 2; j <= (int)Math.Sqrt(i); j++)
　　{
　　if (j * (i / j) == i)
　　{
　　if (j != i / j)
　　{
　　s += j + i / j;
　　str += string.Format("+{0}+{1}", j, i / j);
　　}
　　else
　　{
　　s += j;
　　str += string.Format("+{0}", j);
　　}
　　}
　　}
　　if (s == i) Console.WriteLine("{0}={1}", i, str);
　　}
　　Console.ReadLine();
　　}
　　}
　　}
 
 

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