C# Language Specification 5.0 （翻译）第四章 类型

C# 语言的类型分为两大类：值类型（value type）和引用类型（reference type），而它们又都同时具有至少一个类型形参的泛型类型（generic type）。类型形参（type parameters）能同时指定值类型和引用类型。

第三类是指针（pointers），只能用于非安全代码（unsafe code）中。关于非安全代码，将在第十八章第二节内讨论。

值类型与引用类型不同之处在于值类型的变量直接包含其数据，而引用类型的变量保存对其数据的引用（references），后者被称为对象（objects）。对于引用类型，可能两个变量能引用同一个对象，也可能因操作一个变量所引用的对象而影响到其它变量。对于值类型，每个变量都拥其数据之副本，不会因操作其一而影响其它。

C# 的类型系统拥有统一标准，任何类型的值都能被当做对象来处理（a value of any type can be treated as an object）。C# 中每种类型都直接或间接派生自 object 类类型，object 是所有类型的最终基类（ultimate base class）。引用类型的值都被视为 object 类型故被简单当做对象来处理。值类型的值通过装箱与拆箱操作来实现类型处理（第四章第三节）。

值类型

值类型（value type）可以是一个结构类型（struct type），也可以是一个枚举类型（enumeration type）。C# 提供了一组预定义的结构类型，称作简单类型（simple types）。简单类型通过保留字（reserved Words）[1]标识（identified）。

与引用类型的变量不同，值类型的变量只有在类型是可空类型（nullable type）时才可以包含空值（null）。每一个非可空值类型（non-nullable value type）都有一个对应的可空值类型，它们具有相同的值集（只是额外再加上一个 null 值）。

对值类型变量的赋值会在赋值过程中创建一个值的副本。这与对一个引用类型变量赋值不同，引用类型只拷贝引用，而不是引用标识的对象。

System.ValueType 类型

所有值类型均隐式继承自 System.ValueType 类，后者又继承自 object 类。不可能对值类型进行派生，值类型都隐式密封（implicitly sealed，第十章第 1.1.2 节）的。

注意，System.ValueType 自身并不是值类型（value-type）。确切地讲，它是一个类类型（class-type），所有的值类型（value-type）都自动派生自它。

默认构造函数

所有值类型均隐式声明了一个公共无参实例构造函数（public parameterless instance constructor），称作默认构造函数（default constructor）。默认构造函数返回一个零初始化实例（zero-initialized instance），它就是值类型的默认值（default value）：

• 对于所有简单类型（simple-type）来说，默认值为所有位都为零的位模式（bit pattern of all zeros）产生的值：
• 对于 sbyte, byte, short, ushort, int, uint, long, and ulong 来说，默认值为 0；
• 对于 char 来说，默认值为 '/x0000'；
• 对于 float 来说，默认值为 0.0f；
• 对于 double 来说，默认值为 0.0d；
• 对于 decimal 来说，默认值为 0.0m；
• 对于 bool 来说，默认值为 false。
• 对于枚举类型（enum-type）E 来说，默认值为 0，该值被转换为类型 E；
• 对于结构类型（struct-type）来说，默认值为通过设置其内所有值类型的值为其默认值、所有引用类型的值为 null 而产生的值；
• 对于可空类型（nullable-type）来说，默认值为属性 HasValue 为 false 且属性 value 未定义的（undefined）的实例。默认值也可以叫做可空值类型的 null 值（null value）。

和其它实例构造函数一样，值类型的默认构造函数也通过 new 操作符来调用。出于效率的缘故，实际上我们不必去执行调用它的构造函数。在下例中，变量 i 和 j 都会初始化为零（zero）。

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

因为每个值类型都隐式拥有一个公开无参实例构造函数，所以结构类型中不可以显式包含一个无参构造函数的声明，但允许结构类型声明参数化实例构造函数（parameterized instance constructors，第十一章第 3.8 节）。

结构类型

结构类型（struct type）是能声明常量、字段、方法、属性、索引器、操作符、实例构造函数、静态构造函数和嵌套类型的值类型。构造类型的声明在第十一章第一节中有描述。

简单类型

C# 提供了一组预定义的结构类型，称作简单类型（simple type）。简单类型通过保留字进行识别，但这些保留字也只是简单地为预定义于 System 命名空间内的结构类型提供了别名，如下表所示：

由于简单类型是结构类型的别名，故每一个简单类型都有成员。比方说 int 有声明于 System.Int32 内的成员以及继承自 System.Object 的成员，下面这些语句是合法的：

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

简单类型与其它结构类型不同之处在于它们允许某些额外的操作：

• 大部分简单类型允许通过书写字面值（literals）来创建值（第二章第 4.4 节）。比方说，123 是 int 类型的字面值，'a' 则是一个字符的字面值。C# 总体来说不对结构类型的字面值做过多规定，因此其它结构类型的非默认值（non-default values）总是通过这些结构类型的实例构造函数来创建。
• 当表达式操作数都是些简单类型常量时，可能会使编译器在「编译时」对表达式进行计算。此种表达式叫做常量表达式（constant-exPRession，第七章第十九节）。由其他结构类型定义的表达式调用操作符不被视为常量表达式。
• 通过 const 声明可在简单类型内声明一个常量（第十章第四节）。常量不可属于其它结构类型，但可使用静态只读字段（static readonly fields）达到相似目的。
• 简单类型的转换调用可参与（participate）由其它结构类型所定义的转换操作符（conversion Operators）来计算，但用户定义转换操作符（user-defined conversion operator）永不可参与其它用户定义操作符之计算（第六章第 4.3 节）。

整数类型

C# 支持九中整数类型（integral type）：sbyte, byte, short, ushort, int, uint, long, ulong 以及 char。整数类型值的尺寸与范围如下：

• sbyte 类型表示有符号（signed）的 8 位（8-bit）整数，区间为 -128 到 127；
• byte 类型表示无符号（unsigned）的 8 位（8-bit）整数，区间为 0 到 255；
• short 类型表示有符号的 16 位（16-bit）整数，区间为 -32768 到 32767；
• ushort 类型表示无符号的 16 位（16-bit）整数，区间为 0 到 65535；
• int 类型表示有符号的 32 位（32-bit）整数，区间为 -2147483648 到 2147483647；
• uint 类型表示无符号的 32 位（32-bit）整数，区间为 0 到 4294967295；
• long 类型表示有符号的 64 位（64-bit）整数，区间为 –9223372036854775808 到 9223372036854775807；
• ulong 类型表示无符号的 64 位（64-bit）整数，区间为 0 到 18446744073709551615；
• char 类型表示无符号的 16（16-bit）位整数，区间为 0 到 65535。其字符类型的取值范围符合 Unicode 字符集。尽管 char 字符表现形式与 ushort 一样，但对其中一种类型进行的所有操作不一定可以对另一种类型进行。

整数类型的一元操作符（unary operator）和二元操作符（binary operator）可以操作有符号 32 位精度（precision）、无符号 32 位精度、有符号 64 位精度和无符号 64 位精度的操作数：

• 对于一元操作符 + 和 ~，操作数（operand）会被转换为类型 T，其中 T 为 int, uint, long 或 ulong 中首个可完全表示操作数所有可能值的类型，而后用类型 T 的精度进行计算，其结果为 T 类型的。
• 对于一元操作符 -，操作数（operand）会被转换为类型 T，其中 T 为 int, long 中首个可完全表示操作数所有可能值的类型，然后在 T 类型的精度下进行计算，其结果为 T 类型。一元操作符 - 不支持 ulong 操作数。
• 对于二元操作符 +、 -、 *、 /、 %、 &、 ^、 |、 ==、 !=、 >、 <、 >= 以及 <=，操作数会被转换为类型 T，其中 T 是 int, uint, long 或 ulong 中首个可完全表示两个操作数所有可能值的类型，然后在 T 类型的精度下进行计算，其结果为 T 类型（如果是关系操作符，则返回 bool）。二元操作符不允许一个操作数是 long 而另一个操作数是 ulong。
• 对于二元操作符 << 和 >>，左操作数被转换为类型 T，其中 T 为 int, uint, long 或 ulong 中首个可完全表示操作数的所有可能值的类型，而后用类型 T 的精度执行运算，其结果是 T 类型的。

虽然 char 被分类到整形，但它与其它整形在以下两处地方不同：

• 不存在从其他类型到 char 类型的隐式转换。具体来讲，即便从 sbyte, byte 或 ushort 类型具有能完整地表示为 char 类型的取值范围，但它们也不能隐式地转换为 char 类型。
• char 类型的常量必须被写为 character-literals 或带有（combination）强制转换类型（cast）为 char 的 integer-literals。比方说 (char)10 和 '/x000A' 一样。

checked 和 unchecked 操作符和语句用于控制 integral-type 算术运算（arithmetic operations）与转换（conversions，第七章第 6.12 节）的溢出检查（overflow checking）。在 checked 上下文（context）中，溢出会导致「编译时错误」或导致一个 System.OverflowException 异常被抛出。在 unchecked 上下文中，溢出会被忽略（ignored），并且所有与目标类型（destination type）不匹配（not fit）的高位（high-order bits）都会被丢弃。

浮点数类型

C# 支持两种浮点数（floating-point）类型：float 和 double。float 和 double 类型表示为使用 32