.NET(C#) 基础类型

 参考文档：.Net(C#)基础类型-CJavaPy

在.NET框架中，C# 提供了一系列的基础类型（也称为原始类型或内置类型），这些类型是构建更复杂数据结构和执行操作的基础。这些基础类型主要可以分为两大类：值类型和引用类型。值类型和引用类型的主要区别在于它们的存储位置和如何处理数据的复制。理解这些类型对于管理内存和提高应用程序性能非常重要。C# 的类型系统非常灵活，允许开发者根据需要选择合适的数据类型。

1、值类型 和 引用类型

值类型是一种重要的数据类型，它的核心特点是直接存储其值，而非指向数据的引用。值类型通常在栈上分配，也就使用它们的访问速度快，但相对来说存储空间较小。值类型包括基本数据类型如整数（int, short, long 等），浮点数（float, double），布尔值（bool），字符（char），以及用户自定义的结构（struct）和枚举（enum）。

当值类型的变量被传递给方法或赋值给另一个变量时，实际上传递或赋值的是数据的副本，而非引用。这意味着原始数据和副本是完全独立的，对一个变量的修改不会影响另一个。所有值类型都有默认值，例如 int 的默认值是 0，且它们不能是 null（除非是可空类型，如 int?）。

值类型的这些特性使得它们在需要快速访问和频繁创建/销毁数据的场景中表现出色，尤其适合用于表示简单的数值和状态。然而，对于更大或更复杂的数据结构，引用类型可能是更合适的选择，特别是考虑到值类型在传递大型结构时可能会影响性能。因此，在 C# 编程中，正确选择使用值类型或引用类型对于保证程序的效率和可靠性至关重要。

引用类型是一类核心的数据类型，它们通过存储数据的内存地址来引用数据，而不是直接包含数据本身。这些类型的对象存储在托管堆上，这不仅带来了更大的内存开销，但也提供了更高的数据管理灵活性。引用类型的变量可以被赋值为 null，也就是它们可以不指向任何实际的数据。

引用类型的典型例子包括类（class），字符串（string），数组（如 int[]），接口（interface），以及委托（delegate）。当这些类型的数据被传递到方法中或赋值给其他变量时，实际上传递的是对数据的引用，因此多个变量可以指向堆上的同一个数据块，从而实现数据的共享和高效管理。

引用类型尤其适用于构建复杂的数据结构（如链表和树）和实现动态行为，因为它们可以在运行时动态创建和修改。然而，这也带来了一些挑战，比如更高的内存开销和潜在的内存泄漏问题。我们需要谨慎处理可能出现的空引用异常（NullReferenceException）并理解 .NET 垃圾回收机制的工作原理，以确保内存的有效管理和应用程序的性能优化。

使用示例如下，

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace ConsoleApp1
{
   //引用类型
    class RefData
    {
        public Int32 a;
    }
    //值类型
    struct ValData
    {
        public Int32 a;
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            RefData r1 = new RefData(); //在堆上分配
            ValData v1 = new ValData(); //在栈上分配
            r1.a = 5; //在托管堆上修改
            v1.a = 5; //在栈上修改
            Console.WriteLine(r1.a); //显示“5”
            Console.WriteLine(v1.a); //也显示“5”
            RefData r2 = r1; //只复制引用（指针）
            ValData v2 = v1; //在栈上分配并复制成员
            r1.a = 8; //r1.a和r2.a都会更改
            v1.a = 9; //v1.a会更改，但v2.a不变
            Console.WriteLine(r1.a); //显示“8”
            Console.WriteLine(r2.a); //显示“8”
            Console.WriteLine(v1.a); //显示“9”
            Console.WriteLine(v2.a); //显示“5”
        }
    }
}

2、值类型和引用类型的使用优化

1）值类型的优化

值类型直接存储数据，通常位于栈上，这使得它们在访问速度上比引用类型更快。但是，不当使用可能会导致性能问题。避免不必要的装箱和拆箱，装箱（Boxing）发生在将值类型转换为引用类型（如 object 或 interface）时，拆箱（Unboxing）则是相反的过程。这两个过程都需要额外的性能开销。尽量避免不必要的装箱和拆箱操作。使用结构体（struct）时要小心，结构体是值类型。在传递大的结构体时，应考虑使用引用传递（例如使用 ref 或 in 关键字）以避免复制整个结构体。考虑使用 readonly struct，对于不会被修改的结构体，使用 readonly struct 可以减少拷贝时的开销，并提高代码的可读性。选择合适大小的数据类型，使用适合数据范围的最小数据类型。例如，如果数据范围允许，使用 int 而不是 long。

2）引用类型的优化

引用类型存储数据的引用，而数据本身存储在堆上。引用类型适合表示较大的或复杂的数据结构。谨慎管理堆内存，堆上的数据分配和回收比栈上的操作更复杂，过度使用或不当管理堆内存可能会导致内存泄漏和性能下降。使用对象池，对于频繁创建和销毁的对象，考虑使用对象池来重用对象，这可以减少垃圾回收（GC）的负担。优化大型对象的使用，大型对象（例如大数组）会直接在大对象堆（LOH）上分配，这可能影响性能。在使用大型对象时要特别小心，尽量重用它们。避免过多的小对象分配，创建大量的小对象会增加垃圾回收器的工作量。如果可能，尝试合并小对象或使用值类型替代。

3、初学者常见误区

在学习.NET框架中的C#编程时，初学者常常会遇到关于值类型（Value Types）和引用类型（Reference Types）的一些误解。理解这些概念对于写出高效和健壮的代码至关重要。

有一个常见的误解是关于值类型和引用类型的存储位置。许多人认为值类型总是存储在栈上，而引用类型总是在堆上。实际上，值类型存储在它们被声明的上下文中，例如，类的成员（值类型）存储在堆上作为对象的一部分。而引用类型的对象总是在堆上，但引用本身（即地址）可以存储在栈上或堆上。装箱和拆箱也是常见的误解点。装箱是将值类型转换为引用类型（如 object）的过程，而拆箱是将引用类型转换回值类型的过程。这些操作只在值类型和引用类型之间的转换时发生，而不是在所有类型转换中都发生。

结构体（struct）的使用也经常被误解。虽然结构体可以提高效率，因为它们通常不涉及堆分配或垃圾回收，但如果结构体很大，频繁地将其作为值传递可能会导致性能问题。此外，字符串的不可变性也是一个需要注意的点。在C#中，字符串是不可变的，一旦创建了一个字符串，就无法更改其内容。任何看似修改字符串的操作实际上都是创建了一个新的字符串。

关于值类型和引用类型的默认值也是一个常见误区。未初始化的值类型变量具有其类型的默认值（例如，int 的默认值是 0），而未初始化的引用类型变量的默认值是 null。选择使用值类型还是引用类型应根据具体情况。例如，对于小型、不可变的数据结构，值类型可能更合适；而对于需要共享或动态更改的大型数据结构，引用类型可能更适合。

参考文档：.Net(C#)基础类型-CJavaPy