CSBasicCourse2ndedPodbelsky / CSBasicCourse2ndedPodbelsky

Глава 2. Типы в языке C#

2.1. Типы ссылок и типы значений

В стандарте C# [2] в связи с типами используется выражение

«унифицированная система типов». Смысл унификации состоит в том, что все типы происходят от класса object "класс:класс object" , то есть являются производными от этого класса и наследуют его члены. О механизме наследования речь пойдет позднее, но в примерах программ мы будем применять для объектов и классов возможности, унаследованные ими от класса object.

Типы C# позволяют представлять, во-первых, те "скалярные" данные, которые используются в расчетах (целые и вещественные числа, логические значения) и в обработке текстов (символы, строки). Вторая группа типов соответствует специфическим для программирования на языках высокого уровня "агрегирующим"

конструкциям: массивам, структурам, объектам (классам).

Такое деление типов на две названные группы унаследовано языком C# из

предшествующих ему языков программирования.

Примечание. В С# имеются типы указателей и тип void, означающий отсутствие значения. Указатели используются только в небезопасных участках кода программ и рассматриваться не будут.

Однако, при разработке C# решили, что в системе типов целесообразно иметь ещё одно разделение. Поэтому язык C# поддерживает два вида (две категории)

типов: типы значений "типы значений" (value types) и типы ссылок "типы ссылок" (reference types).

Принципиальное различие этих двух видов типов заключается в том, что объект ссылочного типа может именоваться одновременно несколькими ссылками,

что абсолютно недопустимо для объектов с типами значений.

Для переменных традиционных языков, например Си, всегда соблюдается

однозначное соответствие:

имя_переменной --> значение_переменной

Точно такая же схема отношений справедлива в языке C# для объектов с типами значений:

имя_объекта --> значение_объекта

Если рассматривать реализацию такого отношения в программе, то нужно вспомнить, что память компьютера организована в виде последовательности ячеек. Каждая ячейка имеет индивидуальный, обычно числовой адрес (наименьшая из адресуемых ячеек – байт).

При выполнении программы каждому объекту выделяется блок (участок)

памяти в виде одного или нескольких смежных байтов. Адрес первого из них считается адресом объекта. Код, находящийся в выделенном для объекта блоке памяти, представляет значение объекта.

Представить машинную реализацию объекта с типом значений можно так:

адрес_объекта => код_значения_объекта

Переменные, имеющие типы значений, непосредственно представляют в программе конкретные данные.

Переменные, имеющие типы ссылок, представляют в программе конкретные данные косвенно, хотя косвенность этого представления не показана явно в тексте программы. Доступ к данным по имени переменной с типом ссылки иллюстрирует

триада:

имя_переменной => значение_адреса_данных => значение_данных

Машинную реализацию такой триады можно изобразить так:

адрес_переменной => код_адреса_данных => код_значеня_данных

Однако при программировании доступ к данным с помощью ссылки можно воспринимать в соответствии со схемой доступа к данным с помощью традиционной

переменной (имеющей тип значений): имя_ссылки => значение_данных

Но при использовании такой схемы появляется новое и принципиальное

отличие – доступность одних и тех же данных (одного участка памяти) с помощью

Основное и принципиальное для программиста-пользователя отличие типов значений от типов ссылок состоит в следующем. Каждой переменной, которая имеет тип значений, принадлежит её собственная копия данных, и поэтому операции с одной переменной не влияют на значения других переменных.

Несколько переменных с типом ссылок могут быть одновременно соотнесены с одним и тем же объектом. Поэтому операции, выполняемые с одной из этих переменных, могут изменять объект, на который в этот момент ссылаются другие переменные (с типом ссылок).

Различия между типами значений и типами ссылок иллюстрирует ещё одна особенность. Объект ссылочного типа никогда не имеет своего собственного имени.

Если обратить внимание на принципы организации памяти компьютера, то следует отметить, что на логическом уровне она разделена на две части: стек "стек"

и управляемую кучу "управляемая куча" (manager heap).

Объекты с типами значений, как таковые, всегда при реализации получают память в стеке. При присваиваниях их значения копируются. Объекты ссылочных типов размещаются в куче.

Как и объекты, переменные могут быть ссылочных типов (ссылки) и типов значений.

Следуя [7], можно сказать, что типы значений – это те типы, переменные которых непосредственно хранят свои данные, тогда как ссылочные типы – это те типы, переменные которых хранят ссылки, по которым соответствующие данные могут быть доступны.

Примеры и особенности переменных обоих видов рассмотрим чуть позже.

2.2. Классификация типов C#

Система типов языка С# — вещь достаточно сложная и требующая аккуратного рассмотрения при первом знакомстве. Общие отношения между типами иллюстрирует иерархическая схема, приведённая на рис. 2.1. Как уже упоминалось и как показано на схеме, все типы языка C# имеют общий базовый тип – класс object "класс:класс object" . О делении типов на типы ссылок и типы значений мы уже рассказывали. А вот с дальнейшей детализацией будем знакомиться постепенно.

И знакомство начнём не с классификации, соответствующей иерархии типов, а с другого деления.

Рис. 2.1. Схема типов языка C#

Все типы, которые могут использоваться в программах на C#, делятся на три

Рассмотрение типов начнем с простых (базовых) типов значений, которые в качестве базовых типов традиционны для многих языков программирования,

особенно для Си и Си++.

Простые типы значений языка C# можно подразделить на следующие группы:

числовые "числовые" (арифметические) типы;

логический "логический" (булевский) тип;

символьный "символьный" тип.

К числовым типам относятся: знаковые и беззнаковые целочисленные типы

"целочисленные типы" , вещественные типы "вещественные типы" и десятичный тип "десятичный тип" .

Числовые значения представляются в программе с помощью констант

(литералов), и переменных трех разных видов:

целые числа (знаковые типы: sbyte, short, int, long, беззнаковые типы: byte,

ushort, uint, ulong);

вещественные числа (типы float, double);

десятичные числа (тип decimal).

Примеры целочисленных литералов: 48 – знакового целого типа (int);

43L – знакового длинного целого типа (long);

49U - беззнакового целого типа (uint);

93UL - беззнакового длинного целого типа (ulong).

Обратите внимание на необходимость суффиксов. L (или l) используется для придания литералу типа long. Суффикс U (или u) превращает литерал в беззнаковое значение (значение беззнакового типа).

Константы (литералы) вещественных типов могут быть записаны в виде с фиксированной точкой:

101.284 – тип double

-0.221F – тип float

12.0f – тип float

Кроме того, широко используется экспоненциальная запись — научная нотация, при которой явно выписываются мантисса и экспонента, а между ними размещается разделить Е или е. Примеры:

-0.24Е-13 – тип double

1.44Е+11F – тип float

-16.3Е+02f – тип float

Обратите внимание на необходимость суффикса F или f в записи

вещественной константы с одинарной точностью. При его отсутствии константа по умолчанию воспринимается и обрабатывается как значение типа double.

Тип decimal специально введён в язык С#, чтобы обеспечить вычисления, при выполнении которых недопустимы (точнее, должны быть минимизированы) ошибки округления. Например, при финансовых вычислениях с большими суммами даже минимальные погрешности за счёт округления могут приводить к заметным потерям.

Переменные и константы типа decimal позволяют представлять числовые значения в диапазоне от 10-28 до 7,9.1028. Для каждого числа выделяется 128

двоичных разрядов, причем число хранится в форме с фиксированной точкой. С

помощью этого типа можно представлять числа, имеющие до 28-ми десятичных разрядов.

В записи десятичной константы используется суффикс m (или M). Примеры десятичных литералов:

308.0008M

12.6m

123456789000m

Для представления логических значений используются константы типа bool: true – истина;

false – ложь.