.NET Core C# 初级篇 1-1 基础类型介绍
.NET Core CSharp初级篇 1-1
本节内容是对于C#基础类型的存储方式以及C#基础类型的理论介绍
基础数据类型介绍
例如以下这句话：“张三是一名程序员，今年15岁重50.3kg，他的代号是‘A’，他家的经纬度是(N30,E134)。”，这句话就是一个字符串，使用双引号括起来。而15则表示是一个 整数类型，50.3就是小数类型，不过我们在C# 中通常称为 浮点类型，最后一个经纬度，我们通常定位地点的时候都是成对出现，所以我们认为这二者是一个密不可分的结构，这种类型我们称为 结构体类型(struct)。
以上我所说的数据类型都是一个所含有信息量一定的数值，我们称为值类型；而张三这个人，他所含有的数据大小是不固定的，比如我又了解到了张三是一个富二代，那么他就会增加一个属性是富二代，我们需要更多的空间去存储他，张三这个变量我们通常就称为引用类型，而张三这个名字，我们就称为引用，如果你对C或者C++熟悉的话，张三这个名字就是指向张三这个人（对象）的一个指针。
CSharp 中两种数据存储方式
在C# 中，数据在内存中的存储方式主要分为在堆中存储和栈中存储。我们之前提到的值类型就是存储在栈中，引用类型的数据是存储在堆中，而数据是在栈中。
值类型：存储在栈(Stack，一段连续的内存块)中，存储遵循先进后出，有严格的顺序读取访问速度快，可通过地址推算访问同一个栈的其余变量。
引用类型：引用(本质上和C++中的指针一致)存储在栈中，内含的数据存储在堆中(一大块内存地址，内部变量存储不一定连续存储)。
(此处需要补充堆栈图片)
事实上，值类型和引用类型有一个很明显的区别就是值类型应当都是有值的，而引用类型是可以为空值的。
常见的几种数据类型
- 字符类型：char字符类型，代表无符号的16位整数，对应的可能值是ASCⅡ码,你可以上网搜索ASCⅡ码的内容
- 整数类型：常用的一般有：byte，short，int，long。各代表8位、16位、32位、64位整型。占用内存分别为（位数/8）字节。范围则是 +-(位数)个1组成的二进制的十进制数/2。例如byte的范围则是11111111转十进制后除以2取反，即-127~128。范围绝对值之和为256。
- 浮点类型：float, double, decimal：浮点类型，分别代表32位、64位、128位浮点类型。通常默认类型是double，如果需要指定float类型，需要1.3f，decimal类型则指定1.3m。浮点型存在的问题是精度的损失，并不一定安全。
- 布尔类型：bool类型是一个二进制中的0和1，各代表了false和true。只存在两个值。
- 字符串类型：string本质是一种语法糖，作为字符类型的数组引用(指针)存在，也是String类的简写
- 委托类型：delegate用于绑定函数，为引用类型的一种，将函数参数化为变量。本质上就是C++中的函数指针。
- 数组：继承自Array类，属于任意类型的一种集合，但不同于集合，大小必须被初始化。在内存中是一段连续的内存空间，但是不是值类型。
C#中定义变量的方式及数据转换的方法
在C#中定义变量的方式和其他的主流语言没有太大的区别，以下是几种定义方式:
int number = 5;//定义一个32位整数类型
bool b = true;//定义
//注意看以下两条，string定义的字符串必须为双引号，而char使用单引号并且只允许输入一个字符
string str = "test";
char a = 'a';
//记得后缀
float f = 1.3f;
decimal d = 1.5m;
数据类型的转换分为隐式转换和显式转换，看下面几个例子：
string a = "15";
int b = int.Parse(a);//显式转换
b = (int)a;//强制转换
b = Convert.ToInt32(a);//显式转换，较常用
double d = 1.5;
b = d;//隐式转换
数组
数组指一个类型（任意）的集合，例如你定义一个变量为a=5，很轻松，假设你需要100个呢？因此我们使用数组来存储。
数组的定义以及使用如下：
///伪代码，T为类型，n为大小
T [] t = new T[n]；
//定义一个整型数组
int [] a = new int [5];
//你也可以选择初始化的方式定义
int [] b = new int [] {1,2,3,4,5};
//或
int [] c = new int [5]{1,2,3,4,5};
//数组的访问，从0开始索引
Console.WriteLine(b[0]);
常见的运算符
- +-*/：对应数学中的加减乘除。
- %： 求余运算，a%b指a除以b的余数。
- & | ~ ^ ：分别为按位与、按位或、按位取反、按位异或
- <<、>>：左右移位运算符,例如0010 --> 0100
- ？：三元判断运算符
^是异或,result=1110,就是说异是不同返回1，相同是0，或就是只要有1就返回1。
&是与, result=0001,也就是相同返回1，不同为0
|是或, result=1111,除了两个都为0，否则返回1
~称为按位取反，我们表示符号是用四个0表示，运算规则就是正数的反码，补码都是其本身的源码，
负数的反码是符号位不变，本身的0变1,1变0，补码就是反码+1，
最后进行补码取反时连同符号位一起变得到的反码就是结果
流程如下：0000 0111 --> 0000 1000 --> 0000 1001 --> 1111 0110 = -8
'>>'称为右移,右移一位流程如下 0000 1001 --> 0000 0100 = 4
<<称为左移,左移一位流程如下 0000 1001 --> 0000 10010 = 18
具体的操作我会在我在BiliBili上发布的 .Net Core 教程上进行详细的讲述。
*结构体(选看)
结构体是一种比较特殊的数据类型，它很像我们后面讲述到的类，但是他并不是一个类，他本质还是值类型，结构体的使用是很重要的，如果结构体使用得当，可以有效的提升程序的效率。
结构体你可以理解为将将若干个类型拼接在一起，但是存在一个很重要的内容——内存对齐。例如下面两个结构体：
struct S
{
int a;
long b;
int c;
}
struct SS
{
int a;
int b;
long c;
}
乍一看你会觉得这两个结构体完全一致，丝毫没有任何的差别。但事实上，在大多数编程语言里面，对于结构体这种大小并不是定值的值类型，都存在一个最小分配单元用于结构体内单个变量的大小分配。在内存中，他们两个的存储方式有很大的不同。
对于上面两个结构体，他们在内存中的单元分配是：
- S：a(4 byte + 4 free) --> b(8 byte) --> c(4 byte + 4 free)，共计24字节
- SS：a(4 byte)b(4 byte) --> c(8 byte)，共计16字节
在C#中，如果你不指定最小分配单元，那么编译器将会把结构体中占用内存最大的作为最小分配单元。不过尤其需要注意一件事，就是引用类型在结构体中。鉴于我们现在尚未讲解面向对象的类，我们用string作为成员写一个结构体。如下面这个例子：
struct S
{
char a;
long b;
string c;
}
//函数中创建
S s = new S();
s.a = 'a';
s.b = 15;
s.c = "I Love .NET Core And Microsoft"
很显然s.c的大小超过了结构体中其余两个，但是内存分配的时候就是以最大的c作为标准吗？
显然不是，我们要知道struct是在栈中分配内存，string的内容是在堆中的，所以在结构体中存储的string只是一个引用，并不会包含其他的东西，只占用4个字节。并且特别的，引用类型在内存中的位置位于大于四字节的字段前，小于四字节字段后。
上面内存分配应当是这样：
a(8) --> c(8) --> b(8)。
如果需要深入了解这一方面内容，建议去阅读《CLR Via C#》这本书，以及学习SOS调试相关内容。
练习题
理论分析题：
- 学习struct的内存分布，写出以下几个struct在栈中的分布情况
- 计算出int和long的数值范围
- 为什么引用类型即使不存储内容也需要内存空间？
- 试说明引用类型和值类型的优缺点
- 数组为什么需要初始化大小？
计算题：
- a=5，b=8，试手算a&b，a|b，a^b，a<<1， b>>1
- 若a=12，试手算~a
编程题：
- 请学习指针内容以及C#unsafe调试，试着不使用索引进行数组的读取。
- 将字符串”15”转成整数？
- 使用运算符重载，计算向量的加减乘除
更多内容的讲解请看 Github
更多内容请关注我的BiliBili地址以及我的博客。
