类型系统

翻译整理自 C# 类型系统与 Built-in types。

1. 内置类型

类型	.NET 类型	大小	范围
`bool`	Boolean	1	true/false
`byte`	Byte	1	0~255
`sbyte`	SByte	1	-128~127
`char`	Char	2	UTF-16
`short`	Int16	2	-32768~32767
`ushort`	UInt16	2	0~65535
`int`	Int32	4	-2³¹~2³¹-1
`uint`	UInt32	4	0~2³²-1
`long`	Int64	8	-2⁶³~2⁶³-1
`ulong`	UInt64	8	0~2⁶⁴-1
`float`	Single	4	±3.4×10³⁸
`double`	Double	8	±1.7×10³⁰⁸
`decimal`	Decimal	16	高精度十进制
`string`	String	—	字符串
`object`	Object	—	所有类型基类

2. 值类型 vs 引用类型

值类型：分配在栈上，赋值拷贝。如 int、struct、enum、bool
引用类型：分配在堆上，赋值共享引用。如 class、string、object、array

int a = 1;
int b = a;        // 拷贝
b = 2;
Console.WriteLine(a);     // 1

var s1 = new StringBuilder("x");
var s2 = s1;             // 引用同一对象
s2.Append("y");
Console.WriteLine(s1);   // "xy"

特殊：string 虽是引用类型但表现为值语义（不可变）。

3. 装箱与拆箱

值类型↔对象互转：

int x = 5;
object o = x;          // 装箱
int y = (int)o;        // 拆箱

频繁装箱有性能损耗，可用泛型集合避免。

4. struct 自定义值类型

public struct Point
{
    public int X, Y;
    public Point(int x, int y) { X = x; Y = y; }
    public double Distance => Math.Sqrt(X * X + Y * Y);
}

Point p = new Point(3, 4);

struct 不支持继承（可 sealed），默认无参构造（C# 10 起可显式定义）。

5. enum 枚举

public enum Color { Red, Green, Blue }
public enum Http : int { OK = 200, NotFound = 404 }

Color c = Color.Red;
int v = (int)c;
Color r = (Color)1;

Flags：

[Flags]
public enum Perms { Read = 1, Write = 2, Execute = 4 }

var p = Perms.Read | Perms.Write;
Console.WriteLine(p);   // Read, Write

6. 可空类型 nullable

int? n = null;
if (n.HasValue) Console.WriteLine(n.Value);

int x = n ?? 0;            // null 合并
n ??= 5;                   // ??= 赋值（C# 8+）

7. 可空引用类型（C# 8+）

#nullable enable

string s1 = null;          // ❌ 警告
string? s2 = null;        // OK

启用后编译器对引用类型做 null 检查。

8. record 类型（C# 9+）

值语义的引用类型，自动生成相等比较、ToString：

public record Person(string Name, int Age);

var p = new Person("Alice", 30);
var q = p with { Age = 31 };       // 非破坏性修改
Console.WriteLine(p == q);        // False（值比较）

C# 10+ record struct：

public readonly record struct Point(int X, int Y);

9. var 与类型推断

var x = 1;                       // int
var s = "hello";                 // string
var list = new List<int>();      // List<int>

10. 类型转换

隐式

int i = 5;
double d = i;                    // 安全提升

显式

double pi = 3.14;
int n = (int)pi;                // 3
object o = "x";
string s = (string)o;          // 强转

as 与 is

object o = "x";
string s = o as string;          // 失败返回 null
if (o is string str) {
    Console.WriteLine(str);
}

C# 7+ 模式匹配：

if (o is int n) Console.WriteLine(n);
if (o is string { Length: > 3 } s) Console.WriteLine(s);

11. 元组

var t = (1, "x", 3.14);
Console.WriteLine(t.Item1);

(string name, int age) person = ("Alice", 30);
Console.WriteLine(person.name);

// 解构
var (name, age) = GetPerson();

小结

C# 类型系统结合了值/引用类型、可空、record、元组，在强类型与表达力之间取得很好平衡。