03. 类型、存储和变量

3.1 C#程序是一组类型声明

如果广泛地描述C和C++程序源代码的特征，可以说C程序是一组函数和数据类型，C++程序是一组函数和类，然而C#程序是一组类型声明。

• C#程序或DLL的源代码是一组类型声明。
• 对于可执行程序，类型声明中必须有一个包含Main方法的类。
• 命名空间一种把相关的类型声明分组并命名的方法。既然程序是一组相关的类型声明，那么通常会把程序声明在创建的命名空间内部。

3.2 类型是一种模板

把类型想象成一个用来创建数据结构的模板。模板本身并不是数据结构，但它详细说明了由该模板构造的对象的特征。

类型由下面的元素定义：

• 名称
• 用于保存数据成员的数据结构
• 一些行为及约束条件。

3.3 实例化类型

从某个类型模板创建实际的对象，称为实例化该类型。

• 通过实例化类型而创建的对象被称为类型的对象或类型的实例。这两个术语可以互换。
• 在C#程序中，每个数据项都是某种类型的实例。这些类型可以是语言自带的，可以是BCL或其它库提供的，也可以是程序员定义的。

3.4 数据成员和函数成员

数据成员：保存了与这个类的对象或类本身相关的数据。

函数成员：执行代码。函数成员定义类型的行为。

3.5 预定义类型

C#提供了15种预定义类型。包括13种简单类型和2种非简单类型。

所有预定义类型的名称都由全小写的字母组成。预定义的简单类型包括：

• 11种数值类型
  • 不同长度的有符号和无符号整数类型
  • 浮点类型float和double
  • 一种称为decimal的高精度小数类。与float和double不同，decimal类型可以准确地表示分数。decimal类型常用于货币的计算。
• 一种Unicode字符类型char
• 一种布尔类型bool。 true / false  与C和C++不同，在C#中的数值不具有布尔意义。

两种非简单类型

• string，它是一个Unicode字符数组。
• object，它是所有其他类型的基类。

3.6 预定义类型的补充 

所有预定义类型都直接映射到底层的.NET类型。C#的类型名称就是.NET类型的别名，所以使用.NET的类型名称也能很好地符合C#语法，不过并不鼓励这样做。在C#程序中，应该疍使用C#类型名称而不是.NET类型名称。

\x0000
预定义简单类型名称含义范围.NET框架类型默认值sbyte8位有符号整数-128~127System.SByte0byte8位无符号整数0~255System.Byte0short16位有符号整数-32768~32767System.Int160ushort16位无符号整数0~65535System.UInt160int32位有符号整数-2147483648~2147483647System.Int320uint32位无符号整数0~4294967295System.UInt320long64位有符号整数-9223372036854775808
~9223372036854775807System.Int640ulong64位无符号整数0~18446744073709551615System.UInt640float单精度浮点数1.5*10（-45）~3.4*10（38）System.Single0.0fdouble双精度浮点数5*10(-324)~1.7*10(308)System.Double0.0dbool布尔型true falseSystem.Booleanfalsechar
decimalUnicode字符串
小数类型的有效数字精度为38位U+0000~U+ffff
+/-1.0*10(28)~+/-7.0*10(28)System.Char
System.Decimal 

预定义非简单类型名称含义.NET框架类型object所有其他类型的基类System.ObjectstringUnicode字符序列System.String

3.7 用户定义类型

6种类型可以由用户自己创建

• 类类型（class）
• 结构类型（struct）
• 数组类型（array）
• 枚举类型（enum）
• 委托类型（delegate）
• 接口类型（interface）

类型通过类型声明创建，类型声明包含以下信息：

• 要创建的类型的种类。
• 新类型的名称
• 对类型中每个成员的声明（名称和规格）。array和 delegate类型除外，它们不含有命名成员。

3.8 栈和堆

运行中的程序使用两个内存区域来存储数据：栈和堆。

栈

系统接管所有的栈操作。作为程序员，不需要显示地对它做任何事情。

栈是一个内存数组，是一个LIFO（last-in first-out，后进先出）的数据结构。栈存储几种类型的数据：

• 某些类型变量的值；
• 程序当前的执行环境；
• 传递给方法的参数；

栈的特征

• 数据只能从栈的顶端插入和删除
• 把数据放到栈顶称为入栈（push）
• 从栈顶删除数据称为出线（pop）

堆

堆是一块内存区域，在堆里可以分配大块的内存用于存储某类型的数据。与栈不同，堆里的内存可以任意顺序存入和移除。

虽然程序可以在堆里保存数据，但并不能显式地删除它们。CLR的自动GC（Garbage Collector，垃圾收集器）在判断出程序的代码将不会再访问某数据项时，自动清除无主的堆对象。

3.9 值类型和引用类型

数据项的类型定义了存储数据需要的内存大小、组成该类型的数据成员以及类型能执行的函数。类型还决定了对象在内在中的存储位置——栈或堆。

类型被分为两种：值类型和引用类型，这两种类型的对象在内存中的存储方式不同。

• 值类型只需要一段单独的内存，用于存储实际的数据。
• 引用类型需要两段内存：
  • 第一段存储实际的数据，它总是位于堆中。
  • 第二段是一个引用，指向数据在堆中的存放位置。

对于值类型，数据存放在栈里。对于引用类型，实际数据存放在堆里而引用存放在栈里。

对于引用类型的任何对象，它所有的数据成员都存放在堆里，无论它们是值类型还是引用类型。

C#的值类型和引用类型

值类型：sbyte　byte　short　ushor　tint 　unit　long 　ulong　float　double　char　decimal　bool　structe　num

引用类型：object　string　class　interface　delegate　array

3.10 变量

4种变量 名称类型的成员描述本地变量否在方法的作用域保存临时数据字段是保存和类型相关的数据参数否用于从一个方法到另一个方法传递数据的临时变量数据元素是用于保存临时的或类型相关的数据

变量声明

变量在使用之前必须声明。变量声明定义了变量，并完成两件事：

• 给变量命名，并为它关联一种类型；
• 让编译器为它分配一块内存。

变量初始化语句

除声明变量的名称和类型以外，声明还能把它的内存初始化为一个明确的值。

变量初始化语句(variable)由一个等号后面跟一个初始值组成。

自动初始化

一些类型的变量如果在声明时没有初始化语句，那么会被自动设为默认值，而另一些则不能。没有自动初始化为默认值的变量在程序为它同仁之前包含未定义值。

变量类型变量类型存储位置自动初始化用途本地变量栈或者栈和堆否用于函数成员内部的本地计算类字段堆是类的成员结构字段栈或堆是结构的成员参数栈否用于把值传入或传出方法数组元素堆是数组的成员

多重变量声明

可以把多个变量声明在一条单独的声明语句中。

• 多重变量声明中的变量必须类型相同。
• 变量名必须用逗号分隔，可以在变量名后包含初始化语句。