C# 值类型和引用类型详解

简介

在 C# 中，值类型和引用类型是两个基础的数据类型类别，它们的主要区别在于 存储位置 和 赋值方式。

值类型

值类型存储的是数据本身，分配在 栈 (Stack) 中。当一个值类型变量被赋值给另一个变量时，会复制值。

值类型的特点

• 内存分配：存储在栈上。
• 存储内容：直接保存数据。
• 复制行为：赋值时复制数据，两个变量互不影响。
• 默认值：初始化为类型的默认值（如 int 为 0）。
• 不可为 null（除非是可空类型，如 int?）。

值类型的常见示例

• 基本数据类型：int、double、bool、char、float、decimal
• 结构体（struct）：例如 DateTime、Point
• 枚举（enum）

值类型示例

int a = 10;  // 值类型变量
int b = a;   // 将 a 的值赋值给 b
b = 20;      // 修改 b 的值，不影响 a

Console.WriteLine(a);  // 输出 10
Console.WriteLine(b);  // 输出 20

引用类型

引用类型存储的是数据的地址（引用），实际数据存储在 堆 (Heap) 中。当一个引用类型变量被赋值给另一个变量时，会复制引用，即两个变量指向同一个对象。

引用类型的特点

• 内存分配：引用存储在栈上，数据存储在堆上。
• 存储内容：保存对数据的引用地址，而不是数据本身。
• 复制行为：赋值时复制引用，多个变量指向同一块内存。
• 默认值：初始化为 null。
• 可以为 null。

引用类型的常见示例

• 类（class）
• 接口（interface）
• 委托（delegate）
• 字符串（string）
• 数组（array）

引用类型示例

class MyClass
{
    public int Value;
}

MyClass obj1 = new MyClass();
obj1.Value = 10;

MyClass obj2 = obj1;  // 将 obj1 的引用赋值给 obj2
obj2.Value = 20;      // 修改 obj2 的值，会影响 obj1

Console.WriteLine(obj1.Value);  // 输出 20
Console.WriteLine(obj2.Value);  // 输出 20

值类型与引用类型的区别

特性	值类型	引用类型
存储位置	栈	栈存储引用，堆存储数据
存储内容	保存数据本身	保存数据的地址（引用）
赋值行为	复制值	复制引用，多个引用指向同一个对象
默认值	默认值（如 int 为 0）	默认值为 null
性能	栈上分配，效率高	堆上分配，需垃圾回收

可空类型（Nullable）

值类型通常不能为 null，但可以通过 Nullable<T> 或 T? 使其可为空。

示例：

int? a = null;
if (a.HasValue)
    Console.WriteLine(a.Value);
else
    Console.WriteLine("a is null");

特殊的引用类型：字符串

• 字符串（string）是引用类型，但具有值类型的行为。
• 因为字符串是 不可变的（Immutable），修改字符串实际上是创建了一个新对象。

string str1 = "Hello";
string str2 = str1;
str2 = "World";

Console.WriteLine(str1);  // 输出 Hello
Console.WriteLine(str2);  // 输出 World

值类型与引用类型的转换

• 装箱（Boxing）：将值类型转换为引用类型。
• 拆箱（Unboxing）：将引用类型转换为值类型。

示例：

int a = 10;          // 值类型
object obj = a;      // 装箱，值类型变为引用类型
int b = (int)obj;    // 拆箱，将引用类型还原为值类型

Console.WriteLine(a);  // 输出 10
Console.WriteLine(b);  // 输出 10