C#基础之基本类型
本丝花了近半年，终于将《CLR Via C#》这本书看完了（请不要BS本⼈的看书速度T_T），这确实是⼀本好书，⼤⼤们推荐的果然值得⼀读。
虽然很多东西还没有尽得其要，我常想在⾃⼰深刻掌握了某个知识点后再总结分享出来（不知道⼤家是不是这个⼼理），但现在我觉得应该在⼀个⼈成长的过程中就去做这件事情，所以有了本篇不成⽂的总结，⽂中知识点⼤量来⾃《CLR Via C#》这本书，在此对作者及翻译者表⽰感谢！另⽂中如有错误的地⽅，欢迎⼤家指出！
术语解释：
CLR: 公共语⾔运⾏时（Common Language Runtime)
FCL:Framework类库（Framework Class Library）
IL: 中间语⾔（Intermediate Language）
类型基础
CLR要求所有的类型最终都是从System.Object派⽣的。这符合在⾯向对象的语⾔和设计中，⼀切皆为对象！
从图中，我们可以看到，显式从System.Object派⽣的类ExplicitlyDerivedFromObject和没有显式指定其⽗类的类ImplicitlyDerivedFromObject，最终⽣成的IL中间都是⼀致的。如果我们没有指定⼀个类的⽗类，编译器会⾃动为我们的类加上System.Object⽗类。
基元类型
编译器直接⽀持的数据类型称为基元类型（Primitive type），每种基元类型都对应FCL中的某⼀类型。如下表格所⽰每种基元类型与对应的FCL类型：
我们也可以简单理解成，编译器会⾃动在我们的每个源码⽂件中，加上以下using指令（using在此的作⽤是给类型起⼀个别名）：
using int = System.Int32;
using string = System.String;
……
理解了这⼀点，我们应该能知道在我们的代码中，写int还是Int32，⽤string还是⽤String本质上是⼀样的！从下⾯两种不同的写法⽣成的IL代码来看，结果也是符合预计的。
我们还应该知道，C#中的int永远是代表32位整型，long永远是64位整型等。这⼀点和其他编程语⾔可
能是不⼀致的（⽐如C/C++可能会根据机器平台决定，⽐如int在16位机器上可能是16位，⽽在32位机器上可能是32位。对于C/C++本⼈早已记忆模糊，这⾥如果有错误，请指出！）。
引⽤类型、值类型
CLR⽀持两种类型：引⽤类型和值类型，它们的区别是在内存分配⽅式上的差异：引⽤类型是从托管堆上分配的；值类型是在线程栈上分配的。⽽CLR的垃圾回收是针对托管堆的，因此值类型不受垃圾回收器的控制。
在FCL中，所有称为“结构”（struct）的类型都是值类型，所有称为“类”（class）的类型都是引⽤类型。所有的Struct都直接派⽣⾃抽象类System.ValueType，⽽System.ValueType直接从System.Object派⽣。所有的枚举都直接从System.Enum派⽣，⽽后者⼜派⽣⾃System.ValueType，所以枚举也是值类型。由于CLR的单继承规则，所以我们在定义值类型时，不能指定基类型，但可以实现接⼝。同时从下图⽣成的IL也可以看出，值类型是隐式密封的（sealed），也就是说也不能从值类型派⽣。
虽然引⽤类型与值类型实质只是内存分配上的差异，但这种差异会导致两种类型在⾏为表现上有着明显不同，⽐如下⾯的例⼦：
struct ValType { public int x;}
class RefType { public int x;}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ValType v1 = new ValType(); //在栈上分配内存
RefType r1 = new RefType(); //在堆上分配内存
v1.x = 2;
r1.x = 2;
//执⾏到这⾥，内存结构请见图1
Console.WriteLine(v1.x);  //2
Console.WriteLine(r1.x);  //2
ValType v2 = v1;    //在栈上分配内存（v2），并把v1栈的内容复制到v2
RefType r2 = r1;    //把r1的堆地址复制给r2
v2.x = 5;  //只改变v2栈的内容
r2.x = 5;  //由于r2和r1都引⽤同⼀个堆上的对象，改变r2也会改变r1
//执⾏到这⾥，内存结构请见图2
Console.WriteLine(v1.x);    //2
Console.WriteLine(r1.x);    //5 注意这⾥变成了r2修改后的值
Console.WriteLine(v2.x);    //5
Console.WriteLine(r2.x);    //5
Console.ReadKey();
}
}
⾸先我们定义⼀个⼀值类型与⼀个引⽤类型，内部都只有⼀个字段。⽤new操作符分配内存时，值类型v1的内存分配在了线程栈上，引⽤类型r1的内存分配在了托管堆上，在程序运⾏到第⼀次WriteLine输出时，看到的结果是⼀致的。但接下来声明两个新的对象并执⾏赋值时，这⾥的发⽣的事明显不同：虽然赋值操作都是拷贝线程栈上变量的内容，但由于值类型变量v1的栈内容就是ValType类型实例本⾝，⽽引⽤类型r1的栈内容是RefType对象实例在堆上的地址。所以赋值后的结果就是，v1和v2各保存了⼀份ValType类型实例，⽽r1和r2保存了同⼀块堆内存的地址。所以改变r2对象导致了r1对象的随同改变。下⾯是内存⽰意图：
图1
图2
虽然值类型实例不需要垃圾回收，但由于值类型在传递时，传递的是内容本⾝，所以并不适合将所⼀些实例较⼤的类型定义为值类型。实现上除⾮满⾜以下所有条件，否则不应该将⼀个类型声明为值类型。
没有更改其字段的成员，即该类型是不可变的。（建议所有字段为readonly）
类型不需要从其他任何类型继承。（值类型不能选择基类）
类型也不会派⽣出其他任何类型。（所有的值类型都是隐式密封sealed的）
实例较⼩（约<=16Byte）或较⼤但不作为⽅法实参传递，也不从⽅法返回。
值类型的装箱与拆箱
将值类型转换成⼀个引⽤类型的过程叫装箱，整个过程看起来是这样的：
1. 在托管堆中分配好内存，分配的内存量=值类型的各个字段所需的内存量+所有堆上对象都有的两个额外成员（类型对象指针和同步块
索引）所需的内存量。
2. 值类型的字段复制到新分配的内存。
3. 返回对象的地址。writeline输出数值变量
拆箱仅是获取⼀个指针的过程，该指针指向包含在⼀个对象中的原始值类型（数据字段）。虽然拆箱⽐装箱代价低，但实际在拆箱之后往往紧接着就是赋值操作（内存复制）。显然装箱和拆箱/复制会对
应⽤程序的速度与内存消耗上产⽣不利影响，所以应该了解到这⼀点，并尽量避免装箱和拆箱操作。那么什么时候会发⽣装箱和拆箱，最直观的⽅法就是看⽣成的IL代码（IL对应指令是分别是box与unbox），⽐如下⾯的例⼦：
⽰例中ArrayList的Add⽅法参数是Object类型，也就是说⼀个引⽤类型（在堆上分配的内存），当我们
传递int类型时，这⾥便会将int实例装箱，以返回⼀个堆上的地址。在将array[0]强制转型为int时，由于值类型int的对象是在线程栈上分配的，所以这⾥拆箱并紧接着发⽣赋值（内存复制）操作。同时为了对⽐，我加了引⽤类型的reference，可以看出引⽤类型是不会发⽣装箱与拆箱的。
那么如何避免（或减少）装箱与拆箱：
尽量使⽤泛型集合。
尽量将装箱与拆箱操作移到循环体之外。
定义⼀个⽅法如果可接收引⽤类型或值类型时，尽量不要将参数定义为object，可以考虑通过重载定义多个版本或定义泛型⽅法。
总结
本⽂只能算是对⾃⼰看书的⼀点⼩结，分享出来的⽬的⼀是希望如果对某些知识理解有误，能及时得到⼤家指正；同时如果您感觉这篇博⽂有⼀点⼩价值，那我的第⼆个⽬的也就达到了。

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