C# Language Specification 5.0 （翻譯）第四章 類型

C# 語言的類型分為兩大類：值類型（value type）和引用類型（reference type），而它們又都同時具有至少一個類型形參的泛型類型（generic type）。類型形參（type parameters）能同時指定值類型和引用類型。

第三類是指針（pointers），只能用于非安全代碼（unsafe code）中。關于非安全代碼，將在第十八章第二節內討論。

值類型與引用類型不同之處在于值類型的變量直接包含其數據，而引用類型的變量保存對其數據的引用（references），后者被稱為對象（objects）。對于引用類型，可能兩個變量能引用同一個對象，也可能因操作一個變量所引用的對象而影響到其它變量。對于值類型，每個變量都擁其數據之副本，不會因操作其一而影響其它。

C# 的類型系統擁有統一標準，任何類型的值都能被當做對象來處理（a value of any type can be treated as an object）。C# 中每種類型都直接或間接派生自 object 類類型，object 是所有類型的最終基類（ultimate base class）。引用類型的值都被視為 object 類型故被簡單當做對象來處理。值類型的值通過裝箱與拆箱操作來實現類型處理（第四章第三節）。

值類型

值類型（value type）可以是一個結構類型（struct type），也可以是一個枚舉類型（enumeration type）。C# 提供了一組預定義的結構類型，稱作簡單類型（simple types）。簡單類型通過保留字（reserved Words）[1]標識（identified）。

與引用類型的變量不同，值類型的變量只有在類型是可空類型（nullable type）時才可以包含空值（null）。每一個非可空值類型（non-nullable value type）都有一個對應的可空值類型，它們具有相同的值集（只是額外再加上一個 null 值）。

對值類型變量的賦值會在賦值過程中創建一個值的副本。這與對一個引用類型變量賦值不同，引用類型只拷貝引用，而不是引用標識的對象。

System.ValueType 類型

所有值類型均隱式繼承自 System.ValueType 類，后者又繼承自 object 類。不可能對值類型進行派生，值類型都隱式密封（implicitly sealed，第十章第 1.1.2 節）的。

注意，System.ValueType 自身并不是值類型（value-type）。確切地講，它是一個類類型（class-type），所有的值類型（value-type）都自動派生自它。

默認構造函數

所有值類型均隱式聲明了一個公共無參實例構造函數（public parameterless instance constructor），稱作默認構造函數（default constructor）。默認構造函數返回一個零初始化實例（zero-initialized instance），它就是值類型的默認值（default value）：

• 對于所有簡單類型（simple-type）來說，默認值為所有位都為零的位模式（bit pattern of all zeros）產生的值：
• 對于 sbyte, byte, short, ushort, int, uint, long, and ulong 來說，默認值為 0；
• 對于 char 來說，默認值為 '/x0000'；
• 對于 float 來說，默認值為 0.0f；
• 對于 double 來說，默認值為 0.0d；
• 對于 decimal 來說，默認值為 0.0m；
• 對于 bool 來說，默認值為 false。
• 對于枚舉類型（enum-type）E 來說，默認值為 0，該值被轉換為類型 E；
• 對于結構類型（struct-type）來說，默認值為通過設置其內所有值類型的值為其默認值、所有引用類型的值為 null 而產生的值；
• 對于可空類型（nullable-type）來說，默認值為屬性 HasValue 為 false 且屬性 value 未定義的（undefined）的實例。默認值也可以叫做可空值類型的 null 值（null value）。

和其它實例構造函數一樣，值類型的默認構造函數也通過 new 操作符來調用。出于效率的緣故，實際上我們不必去執行調用它的構造函數。在下例中，變量 i 和 j 都會初始化為零（zero）。

class A{    void F() {        int i = 0;        int j = new int();    }}

因為每個值類型都隱式擁有一個公開無參實例構造函數，所以結構類型中不可以顯式包含一個無參構造函數的聲明，但允許結構類型聲明參數化實例構造函數（parameterized instance constructors，第十一章第 3.8 節）。

結構類型

結構類型（struct type）是能聲明常量、字段、方法、屬性、索引器、操作符、實例構造函數、靜態構造函數和嵌套類型的值類型。構造類型的聲明在第十一章第一節中有描述。

簡單類型

C# 提供了一組預定義的結構類型，稱作簡單類型（simple type）。簡單類型通過保留字進行識別，但這些保留字也只是簡單地為預定義于 System 命名空間內的結構類型提供了別名，如下表所示：

由于簡單類型是結構類型的別名，故每一個簡單類型都有成員。比方說 int 有聲明于 System.Int32 內的成員以及繼承自 System.Object 的成員，下面這些語句是合法的：

int i = int.MaxValue;       // System.Int32.MaxValue 常量string s = i.ToString();    // System.Int32.ToString() 實例方法string t = 123.ToString();  // System.Int32.ToString() 實例方法

簡單類型與其它結構類型不同之處在于它們允許某些額外的操作：

• 大部分簡單類型允許通過書寫字面值（literals）來創建值（第二章第 4.4 節）。比方說，123 是 int 類型的字面值，'a' 則是一個字符的字面值。C# 總體來說不對結構類型的字面值做過多規定，因此其它結構類型的非默認值（non-default values）總是通過這些結構類型的實例構造函數來創建。
• 當表達式操作數都是些簡單類型常量時，可能會使編譯器在「編譯時」對表達式進行計算。此種表達式叫做常量表達式（constant-exPRession，第七章第十九節）。由其他結構類型定義的表達式調用操作符不被視為常量表達式。
• 通過 const 聲明可在簡單類型內聲明一個常量（第十章第四節）。常量不可屬于其它結構類型，但可使用靜態只讀字段（static readonly fields）達到相似目的。
• 簡單類型的轉換調用可參與（participate）由其它結構類型所定義的轉換操作符（conversion Operators）來計算，但用戶定義轉換操作符（user-defined conversion operator）永不可參與其它用戶定義操作符之計算（第六章第 4.3 節）。

整數類型

C# 支持九中整數類型（integral type）：sbyte, byte, short, ushort, int, uint, long, ulong 以及 char。整數類型值的尺寸與范圍如下：

• sbyte 類型表示有符號（signed）的 8 位（8-bit）整數，區間為 -128 到 127；
• byte 類型表示無符號（unsigned）的 8 位（8-bit）整數，區間為 0 到 255；
• short 類型表示有符號的 16 位（16-bit）整數，區間為 -32768 到 32767；
• ushort 類型表示無符號的 16 位（16-bit）整數，區間為 0 到 65535；
• int 類型表示有符號的 32 位（32-bit）整數，區間為 -2147483648 到 2147483647；
• uint 類型表示無符號的 32 位（32-bit）整數，區間為 0 到 4294967295；
• long 類型表示有符號的 64 位（64-bit）整數，區間為 –9223372036854775808 到 9223372036854775807；
• ulong 類型表示無符號的 64 位（64-bit）整數，區間為 0 到 18446744073709551615；
• char 類型表示無符號的 16（16-bit）位整數，區間為 0 到 65535。其字符類型的取值范圍符合 Unicode 字符集。盡管 char 字符表現形式與 ushort 一樣，但對其中一種類型進行的所有操作不一定可以對另一種類型進行。

整數類型的一元操作符（unary operator）和二元操作符（binary operator）可以操作有符號 32 位精度（precision）、無符號 32 位精度、有符號 64 位精度和無符號 64 位精度的操作數：

• 對于一元操作符 + 和 ~，操作數（operand）會被轉換為類型 T，其中 T 為 int, uint, long 或 ulong 中首個可完全表示操作數所有可能值的類型，而后用類型 T 的精度進行計算，其結果為 T 類型的。
• 對于一元操作符 -，操作數（operand）會被轉換為類型 T，其中 T 為 int, long 中首個可完全表示操作數所有可能值的類型，然后在 T 類型的精度下進行計算，其結果為 T 類型。一元操作符 - 不支持 ulong 操作數。
• 對于二元操作符 +、 -、 *、 /、 %、 &、 ^、 |、 ==、 !=、 >、 <、 >= 以及 <=，操作數會被轉換為類型 T，其中 T 是 int, uint, long 或 ulong 中首個可完全表示兩個操作數所有可能值的類型，然后在 T 類型的精度下進行計算，其結果為 T 類型（如果是關系操作符，則返回 bool）。二元操作符不允許一個操作數是 long 而另一個操作數是 ulong。
• 對于二元操作符 << 和 >>，左操作數被轉換為類型 T，其中 T 為 int, uint, long 或 ulong 中首個可完全表示操作數的所有可能值的類型，而后用類型 T 的精度執行運算，其結果是 T 類型的。

雖然 char 被分類到整形，但它與其它整形在以下兩處地方不同：

• 不存在從其他類型到 char 類型的隱式轉換。具體來講，即便從 sbyte, byte 或 ushort 類型具有能完整地表示為 char 類型的取值范圍，但它們也不能隱式地轉換為 char 類型。
• char 類型的常量必須被寫為 character-literals 或帶有（combination）強制轉換類型（cast）為 char 的 integer-literals。比方說 (char)10 和 '/x000A' 一樣。

checked 和 unchecked 操作符和語句用于控制 integral-type 算術運算（arithmetic operations）與轉換（conversions，第七章第 6.12 節）的溢出檢查（overflow checking）。在 checked 上下文（context）中，溢出會導致「編譯時錯誤」或導致一個 System.OverflowException 異常被拋出。在 unchecked 上下文中，溢出會被忽略（ignored），并且所有與目標類型（destination type）不匹配（not fit）的高位（high-order bits）都會被丟棄。

浮點數類型

C# 支持兩種浮點數（floating-point）類型：float 和 double。float 和 double 類型表示為使用 32