C# 中的基本數值類型

在之前的文章中（地址：https://www.vinanysoft.com/c-sharp-basics/introducing/），以 HelloWorld 程式為基礎，介紹 C# 語言、它的結構、基本語法以及如何編寫最簡單的程式有了初步理解。

接下來介紹基本的 C# 類型，繼續鞏固 C# 的基礎知識。本系列文章到目前為止只用過少量的內置數據類型，而且只是一筆帶過。在 C# 中有大量的類型，而且可以通過合併類型來創建新類型。

但 C# 有幾種類型非常簡單，是其他所有類型的基礎，它們稱為預定義類型（predefined type）或基元類型（ primitive type）。

C# 提供了 16 種預定義類型，如下圖所示。其中包括 13 種簡單類型和 3 種非簡單類型。

所有預定義類型的名稱都由全小寫的字母組成。預定義的簡單類型包括以下 3 種。

• 11 種數值類型。
  • 不同長度的有符號和無符號整數類型。
  • 用於科學計算的二進位浮點類型 float 和 double。
  • 一種用於金融計算的十進位高精度浮點類型 decimal。與 float 和 double 不同，decimal 類型可以準確地表示分數。decimal 類型常用於貨幣的計算。
• 一種 Unicode 字元類型 char。
• 一種布爾類型 bool。bool 類型表示布爾值並且必須為 true 或 false。

非簡單類型如下：

• object，它是所有其他類型的基類。
• string，它是一個 Unicode 字元數組。
• dynamic，使用動態語言編寫的程式集時使用。

所有預定義類型都直接映射到底層的 .NET 類型。C# 的類型名稱就是 .NET 類型的別名，所以使用 .NET 的類型名稱也能很好地符合 C# 語法，不過並不鼓勵這樣做。在 C# 程式中，應該儘量使用 C# 類型名稱而不是 .NET類型名稱。

整數類型

C# 有八種整數類型，可選擇最恰當的一種來存儲數據以避免浪費資源。下表列出了 C# 支持的整型類型：

C# 所有基元類型都有短名稱（最左列）和完整名稱（最右列）。完整名稱對應 BCL（基類庫）中的類型名稱。

由於基元數據類型是其他類型的基礎，所以 C# 為基元數據類型的完整名稱提供了短名稱（或稱為縮寫）。其實從編譯器的角度看，兩種名稱完全一樣，最終都生成相同的代碼。事實上，檢查最終生成的 CIL 代碼，根本看不出源代碼具體使用的名稱。

例如，以下聲明聲明瞭相同類型的變數：

int a = 123;
System.Int32 b = 123;

C# 支持完整 BCL 名稱和關鍵字，造成開發人員犯難在什麼時候用什麼。不要時而用這個，時而用那個，最好堅持用一種。

C# 開發人員一般用 C# 關鍵字。例如，用 int 而不是 System.Int32，用 string 而不是 System.String（甚至不要用 String 這種簡化形式）。

浮點類型（float 和 double）

C# 支持以下預定義浮點類型：

在上表中，最左側列中的每個 C# 類型關鍵字都是相應 .NET 類型的別名。 它們是可互換的。 例如，以下聲明聲明瞭相同類型的變數：

double a = 12.3;
System.Double b = 12.3;

decimal 類型

與 float 和 double 相比，decimal 類型具有更高的精度和更小的範圍，因此它適合於財務和貨幣計算。

浮點數舍入誤差

float 和 double 在內部都是基於 2 來表示數值的。因此只有基於 2 表示的數值才能夠精確表示。事實上，這意味著大多數有小數部分的字面量（它們都基於 10）將無法精確表示。例如:

float f1 = 1F;
float f2 = 0.9F;

Console.WriteLine(f1 - f2);

double d1 = 1D;
double d2 = 0.9D;

Console.WriteLine(d1 - d2);

decimal decimal1 = 1M;
decimal decimal2 = 0.9M;

Console.WriteLine(decimal1 - decimal2);

輸出

0.100000024
0.09999999999999998
0.1

這就是為什麼 float 和 double 不適合金融計算。相反，decimal 基於 10，它能夠精確表示基於 10 的數值（也包括它的因數，基於 2 和基於 5 的數值）。因為實數的字面量都是基於 10 的，所以 decimal 能夠精確表示像 0.1 這樣的數。然而，float、double 和 decimal 都不能精確表示那些基於 10 的迴圈小數：

decimal m = 1M / 6M;
Console.WriteLine(m);

decimal m2 = m + m + m + m + m + m;
Console.WriteLine(m2);
Console.WriteLine();


double d = 1d / 6d;
Console.WriteLine(d);

double d2 = d + d + d + d + d + d;
Console.WriteLine(d2);

輸出

0.1666666666666666666666666667
1.0000000000000000000000000002

0.16666666666666666
0.9999999999999999

字面量

字面量（literal value）表示源代碼中的固定值。

Console.WriteLine(123);
Console.WriteLine(456.789);

預設情況下，輸入帶小數點的字面量，編譯器自動把它解釋成 double 類型。 如果輸入的是整數值（沒有小數點）通常預設為 int， 如果值太大，以至於無法用 int 來存儲。編譯器會把它解釋成 long。

static void Main(string[] args)
{
    var expectIsInt = 123;
    var expectIsLong = 9223372036854775807;
    var expectIsDouble = 3.14;

    Console.WriteLine($"expectIsInt 的類型是：{expectIsInt.GetType().Name}；" +
                        $"expectIsLong 的類型是：{expectIsLong.GetType().Name}；" +
                        $"expectIsDouble 的類型是：{expectIsDouble.GetType().Name}");
}

輸出

expectIsInt 的類型是：Int32；expectIsLong 的類型是：Int64；expectIsDouble 的類型是：Double

由於帶小數點的值預設為 double 類型，所以下麵輸出的結果中，超過可容納的精度部分會被丟棄。

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine(5.141231231234567898765);
}

輸出

5.141231231234568

要顯示具有完整精度的數字，必須將字面量顯式聲明為 decimal 類型，通過追加一個 M（或者 m）來實現。

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine(5.141231231234567898765M);
}

輸出

5.141231231234567898765

還可以使用 F 和 D 作為尾碼，將字面量分別顯式聲明為 float 或者 double。 對於整數數據類型，整數字面量的類型是像下麵這樣確定的：

• 如果整數字面量沒有尾碼，則其類型為以下類型中可表示其值的第一個類型：int、uint、long、ulong。
• 如果整數字面量以 U 或 u 為尾碼，則其類型為以下類型中可表示其值的第一個類型：uint、ulong。

• 如果整數字面量以 L 或 l 為尾碼，則其類型為以下類型中可表示其值的第一個類型：long、ulong。

  備註：可以使用小寫字母 l 作為尾碼。 但是，這會生成一個編譯器警告，因為字母 l 可能與數字 1 混淆。 為清楚起見，請使用 L。

• 如果整數字面量的尾碼為 UL、Ul、uL、ul、LU、Lu、lU 或 lu，則其類型為 ulong。

字面量的尾碼不區分大小寫。但一般推薦大寫，避免出現小寫字母 l 和數字 1 不好區分的情況。

從 C# 7.0 開始提供支持將 _ 用作數字分隔符，可以將數字分隔符用於所有類型的數字文本。

double d = 3D;
d = 4d;
d = 3.934_001;

float f = 3_000.5F;
f = 5.4f;

decimal myMoney = 3_000.5m;
myMoney = 400.75M;

C# 支持使用科學記數法，指數記數法要求使用 e 或 E 中綴，在中綴字母後面添加正整數或者負整數，併在字面量最後添加恰當的數據類型尾碼。

double d = 0.42e2;
Console.WriteLine(d);  // output 42;

float f = 134.45E-2f;
Console.WriteLine(f);  // output: 1.3445

decimal m = 1.5E6m;
Console.WriteLine(m);  // output: 1500000

使用 0x 或 0X 首碼表示十六進位計數法，在 C# 7.0 和更高版本中使用 0b 或 0B 首碼表示二進位計數法。

var hexLiteral = 0x2A;
var binaryLiteral = 0b_0010_1010;

總結

C# 語言的基元類型包括八種整數類型、兩種用於科學計算的二進位浮點類型、一種用於金融計算的十進位浮點類型。浮點型存在舍入誤差，使用的時候要註意。