第2章C程序设计基础

第2章

C#程序设计基础

2.1标识符2.2C#中数据类型2.3C#中的变量和常量2.4类型转换

2.5结构类型和枚举类型2.6C#运算符和表达式2.7C#中常用类和结构2.1标识符

C#的标识符名称必须遵守以下规则：（1）所有的标识符只能由字母、数字和下划线这3类字符组成，且第一个字符必须为字母或下划线。（2）标识符中不能包含空格、标点符号、运算符等其他符号。（3）标识符严格区分大小写。（4）标识符不能与C#关键字名相同。（5）标识符不能与C#中的类库名相同。a12_c√1abc2.2C#中数据类型C#中数据类型分类值类型的变量内含变量值本身，C#的值类型可以分为简单类型、结构类型和枚举类型。2.2.1值类型1.整数类型类型标识符说明占用位数取值范围示例sbyte带符号字节型8-128～127sbytei=10;byte无符号字节型80～255bytei=10;short带符号短整型16-32,768～32,767shorti=10;ushort无符号短整型160～65,535ushorti=10;int带符号整型32-2,147,483,648～2,147,483,647inti=10;uint无符号整型320～4,294,967,295uinti=10;uinti=10U;long带符号长整型64-9,223,372,036,854,775,808～9,223,372,036,854,775,807longi=10;longi=10L;ulong无符号长整型640～18,446,744,073,709,551,615ulong

i=16;ulong

i=16U;ulong

i=16L;ulong

i=16UL;2.实数类型类型标识符说明取值范围示例float单精度浮点数±1.5×10-45

～2.4×1038，精度为7位数floatf=1.23F;double双精度浮点数±5.0×10-324

～1.7×10308，精度为15到16位数doubled=1.23;decimal固定精度的浮点数1.0×10-28到～7.9×1028的之间，精度为28至29位有效数字decimald=1.23M;3字符类型

例如，可以采用如下方式字符变量赋值：

charc='H'; //字符Hcharc='\x0048'; //字符H，十六进制转义符（前缀为\x）

charc='\u0048'; //字符H，Unicode表示形式（前缀为\u）

charc=‘\r’; //回车，转义字符在表示一个字符常数时，单引号内的有效字符数量必须且只能是一个，而且不能是单引号或者反斜杠（\）。4.布尔类型布尔类型数据用于表示逻辑真和逻辑假，布尔类型的类型标识符是bool。

注意：在C#语言中，bool类型不能像C++语言那样可能直接转换为int类型，例如，inta=(2<3);在C/C++中都是正确的，但在C＃中不允许这样，会出现“无法将类型bool隐式转换为int”的编译错误。5.简单类型对应的.NETFramework系统类型别名C#类型.NETFramework类型C#类型.NETFramework类型boolSystem.BooleanuintSystem.UInt32byteSystem.BytelongSystem.Int64sbyteSystem.SByteulongSystem.UInt64charSystem.CharobjectSystem.ObjectdecimalSystem.DecimalshortSystem.Int16doubleSystem.DoubleushortSystem.UInt16floatSystem.SinglestringSystem.StringintSystem.Int32

引用类型也称为参考类型。和值类型相比，引用类型的变量不直接存储所包含的值，而是指向它所要存储的值。类似C中的指针。2.2.2引用类型1.object类

object是C#中所有类型（包括所有的值类型和引用类型）的基类，C#中的所有类型都直接或间接地从object类中继承而来。因此，对一个object的变量可以赋予任何类型的值。

floatf=1.23;objectobj1; //定义obj1对象

obj1=f;objectobj2="China"; //定义obj2对象并赋初值C#还定义了一个string类，表示一个Unicode字符序列，专门用于对字符串的操作。

同样，这个类也是在.NETFramework的命名空间System中定义的，是类System.String的别名。

2.string类字符串在实际中应用非常广泛，利用string类中封装的各种内部操作，可以很容易完成对字符串处理。例如：

stringstr1="123"+"abc";//"+"运算符用于连接字符串

charc="HelloWorld!"[2];//"[]"运算符可以访问string中的单个字符,c='e'stringstr2="China";stringstr3=@"China";//字符串的另一种表示形式，用@引起来。

boolb=(str2==str3); //"=="运算符用于两个字符串比较，b=true1.变量定义在C#程序里使用某个变量之前，必须要告诉编译器它是一个什么样的变量，因此要对变量进行定义。定义变量的方法如下：

[访问修饰符]数据类型变量名[=初始值];2.3C#中的变量和常量2.3.1变量例如：

stringname="王华";intage=20;也可以同时声明一个或多个给定类型的变量，例如：

inta=1,b=2,c=3;

定义一个变量，系统就会在内存中开辟相应大小的空间来存放数据。可以从下面4个层面来理解变量。

变量名称变量的值变量的数据类型变量的作用域2.3.2值类型变量和引用类型变量的区别程序的内存空间分为栈空间和堆空间，值类型的数据在栈空间中分配，而引用类型数据（对象）在堆空间中分配。程序的执行空间：栈空间堆空间1.栈空间和堆空间栈空间是一种先进后出的数据结构。栈空间用于存储如下类型的数据：某些类型变量的值。程序当前的执行环境。传递给方法的参数。进栈和出栈操作堆空间是一块内存空间，在堆空间中可以分配大块的内存以存储某类型的数据对象。

与栈不同，堆里的空间能够以任意顺序存入和移除。如图2.5所示表示一个程序在一个堆里存放了3个数据。2.理解值类型的变量C#中的值类型变量和C/C++语言中的普通变量（非指针变量）相似，这类变量直接包含它们的值。所有的值类型均隐式派生自

System.ValueType。C#中在内存的栈空间中为值类型变量分配空间，而且没有单独的堆分配或垃圾回收开销。因此值类型变量会随着方法调用后栈空间的消亡而自动清除（C#中的值类型变量像C/C++语言中函数内的局部变量，函数执行完后由系统释放其存储空间）。例如：intx;inty=2;x=y;在C/C++语言中可以定义指针变量，例如：

char*p;其中，p是一个指针变量，其中存放某个字符变量的地址，注意变量p和它所指向的字符变量是两个不同的东西。在C#中没有指针，而改为引用，引用表示某个对象的地址而不是变量或对象本身。3.理解引用类型的变量在C#中，无论值类型变量还是引用类型变量，都是在栈空间中分配对应的存储空间，所不同的是，引用类型变量所指向的对象是在托管堆上分配内存空间的，为什么这样呢？

voidfun()

{ char*p; //定义指针变量p inti; //定义整型变量i p=(char*)malloc(11*sizeof(char));

//为p分配11个字符的空间

for(i=0;i<10;i++) //为10个字符单元分别赋值'a'～'j'

*(p+i)='a'+i;*(p+i)=’\0’; printf("%s\n",p); //输出：abcdefghij

}先看一个简单的C/C++语言函数：函数执行后p所指向的空间没有释放

.NETFramework改进了这一点：将C#应用程序的执行置于CLR的监控之下，而且所有引用类型变量所指向的对象（其生命周期是全局性的）都在托管堆上分配空间，程序执行完毕，由CLR将堆空间全部回收，这样就不会出现像前面C/C++程序出现的内存泄漏问题了。所以在C#中，当定义一个引用类型变量时，系统在栈空间中为该引用变量分配存储空间，要想创建对象并把对象的存储地址赋给该变量，就需要使用new操作符。例如：

MyClassvar; //MyClass是已定义的类或类型

var=newMyClass(); //创建var引用的实例

,new

引用类型变量及其所指实例下面以数组引用类型变量为例进一步说明引用类型变量和值变量的区别：int[]a=newint[3]{1,2,3}; //定义一个数组afor(inti=0;i<3;i++) //输出数组a的所有元素 Console.Write("{0}",a[i]);Console.WriteLine();int[]b=a; //定义数组b并赋值为afor(inti=0;i<3;i++) //修改数组b的元素

b[i]*=2;for(inti=0;i<3;i++) //再次输出数组a的所有元素 Console.Write("{0}",a[i]);Console.WriteLine();引用型变量的复制:int[]b=a;1.直接常量直接常量是指把程序中不变的量直接硬编码为数值或字符串值，例如，以下都是直接常量：

100 //整型直接常量

1.23e5 //浮点型直接常量2.2.3常量2.符号常量符号常量是通过关键字const声明的常量，包括常量的名称和它的值。常量声明的格式如下：

const数据类型常量名=初始值;

其中，“常量名”必须是C#的合法标识符，在程序中通过常量名来访问该常量。“类型标识符”指示了所定义的常量的数据类型，而“初始值”是所定义的常量的值。例如：

constdoublePI=2.14159265;2.4类型转换值类型之间的转换有隐式转换和显式转换。另外装箱和拆箱也属于一种类型转换。隐式转换是系统默认的、不需要加以声明就可以进行的转换。源类型目标类型sbyteshort、int、long、float、double、decimalbyteshort、ushort、int、uint、long、ulong、float、double、decimalshortint、long、float、double、decimalushortint、uint、long、ulong、float、double、decimalintlong、float、double、decimaluintlong、ulong、float、double、decimallongfloat、double、decimalulongfloat、double、decimalcharushort、int、uint、long、ulong、float、double、decimalfloatdouble2.4.1隐式转换显式转换又叫强制类型转换，与隐式转换相反，显式转换需要用户明确地指定转换类型，一般在不存在该类型的隐式转换时才使用。格式如下：

(类型标识符)表达式

其作用是将“表达式”值的类型转换为“类型标识符”的类型。例如：

(int)1.23//把double类型的1.23转换成int类型，结果为1

2.4.2显式转换

需要提醒注意以下几点：

（1）显式转换可能会导致错误。进行这种转换时编译器将对转换进行溢出检测。如果有溢出说明转换失败，就表明源类型不是一个合法的目标类型，转换就无法进行。

（2）对于从float、double、decimal到整型数据的转换，将通过舍入得到最接近的整型值，如果这个整型值超出目标类型的范围，则出现转换异常。【例2.1】

设计一个控制台程序说明类型转换的应用。usingSystem;namespaceproj2_1{classProgram{staticvoidMain(string[]args){inti=65,i1,i2; doubled=66.3456,d1,d2; charc='A',c1,c2; Console.WriteLine("i={0:d5},d={1:f},c={2}",i,d,c); i1=(int)d; //强制类型转换

d1=i;

//隐式类型转换

c1=(char)i;

//强制类型转换

Console.WriteLine("i1={0:d5},d1={1:f},c1={2}",i1,d1,c1); i2=c; //隐式类型转换

d2=(int)d; //强制类型转换,转换成整数后再隐式转为double类型

c2=(char)d; //强制类型转换

Console.WriteLine("i2={0:d5},d2={1:f},c2={2}",i2,d2,c2);}}}1.装箱转换

装箱转换是指将一个值类型的数据隐式地转换成一个对象类型的数据。例如，下面语句就执行了装箱转换：

inti=10;

objectobj=i;

装箱转换过程2.4.3装箱和拆箱2.拆箱转换拆箱转换是指将一个引用类型的数据显式地转换成一个值类型数据。拆箱操作分为两步：首先检查对象实例，确保它是给定值类型的一个装箱值，然后把实例的值复制到值类型数据中。例如，下面两条语句就执行了拆箱转换：

objectobj=10;

inti=(int)obj; //拆箱折箱转换过程1.结构类型的声明结构类型由若干“成员”组成的。数据成员称为字段，每个字段都有自已的数据类型。声明结构类型的一般格式如下：

struct结构类型名称

{ [字段访问修饰符]数据类型字段1; [字段访问修饰符]数据类型字段2; ... [字段访问修饰符]数据类型字段n;

};2.5结构类型和枚举类型2.5.1结构类型例如，以下声明一个具有姓名和年龄的结构体类型Student：structStudent //声明结构类型Student{publicintxh; //学号

publicstringxm; //姓名

publicstringxb; //性别

publicintnl; //年龄

publicstringbh; //班号};2.结构类型变量的定义声明一个结构类型后，可以定义该结构类型的变量（简称为结构变量）。定义结构变量的一般格式如下：

结构类型结构变量;

例如，在前面的结构类型Student声明后，定义它的两个变量如下：

Students1,s2;3.结构变量的使用1）访问结构变量字段访问结构变量字段的一般格式如下：

结构变量名.字段名例如，s1.xh表示结构变量s1的学号，s2.xm表示结构变量s2的姓名。结构体变量的字段可以在程序中单独使用，与普通变量完全相同。2）结构变量的赋值结构变量的赋值有两种方式。结构变量的字段赋值：使用方法与普通变量相同。结构变量之间赋值：要求赋值的两个结构变量必须类型相同。例如：

s1=s2;这样s2的所有字段值赋给s1的对应字段。【例2.2】

设计一个控制台程序说明结构类型的应用。usingSystem;namespaceproj2_2{classProgram{structStudent//结构类型声明应放在Main函数的外面

{ publicintxh; //学号

publicstringxm;//姓名

publicstringxb; //性别

publicintnl; //年龄

publicstringbh; //班号

}staticvoidMain(string[]args){Students1,s2; //定义两个结构类型变量

s1.xh=101; s1.xm="李明"; s1.xb="男"; s1.nl=20; s1.bh="07001"; Console.WriteLine("学号:{0},姓名:{1},性别:{2},年龄:{3},

班号:{4}",s1.xh,s1.xm,s1.xb,s1.nl,s1.bh); s2=s1; //将结构变量s1赋给s2 s2.xh=108; s2.xm="王华"; Console.WriteLine("学号:{0},姓名:{1},性别:{2},年龄:{3},

班号:{4}",s2.xh,s2.xm,s2.xb,s2.nl,s2.bh); Console.WriteLine("学号:{0},姓名:{1},性别:{2},年龄:{3},

班号:{4}",s1.xh,s1.xm,s1.xb,s1.nl,s1.bh);

}}}在执行s2=s1并修改s2后，s1没有改变，说明s1、s2存储在不同的位置。枚举类型也是一种自定义数据类型，它允许用符号代表数据。枚举是指程序中某个变量具有一组确定的值，通过“枚举”可以将其值一一列出来。1.枚举类型的声明枚举类型使用enum关键字声明，其一般语法形式如下：

enum枚举名{枚举成员1,枚举成员2,}其中，enum是结构类型的关键字。2.5.2枚举类型例如，以下声明一个名称为color的表示颜色的枚举类型：

enumColor{Red,Green,Blue,White,Black}

在声明枚举类型后，可以通过枚举名来访问枚举成员，其使用语法如下：

枚举名.枚举成员2.枚举成员的赋值在声明的枚举类型中，每一个枚举成员都有一个相对应的常量值，默认情况下C#规定第1个枚举成员的值取0，它后面的每一个枚举成员的值按加1递增。例如，前面Color中，Red值为0，Green值为1，Blue值为2，依次类推。可以为一个或多个枚举成员赋整型值，当某个枚举成员赋值后，其后的枚举成员没有赋值的话，自动在前一个枚举成员值之上加1作为其值。例如：

enumColor{Red=0,Green,Blue=3,White,Black=1};则这些枚举成员的值分别为0、1、3、4、1。3.枚举类型变量的定义声明一个枚举类型后，可以定义该枚举类型的变量（简称为枚举变量）。定义枚举变量的一般格式如下：

枚举类型枚举变量;

例如，在前面的枚举类型Color声明后，定义它的两个变量如下：

Colorc1,c2;1）枚举变量的赋值枚举变量赋值的语法格式如下：

枚举变量=枚举名.枚举成员例如：

c1=Color.Red;2）枚举变量的访问枚举变量像普通变量一样直接访问。4.枚举变量的使用2.6C#运算符和表达式2.6.1算术运算符符号意义示例+加法运算a+b−减法/取负运算a−b*乘法运算a*b/除法运算a/b%取余数a%b++累加a++−−递减a−

−字符串运算符只有一个，就是加号（+）。它除了作为算术运算符之外，还可以将字符串连接起来，变成合并的新字符串。例如：

strings="Hello";s=s+",World.";Console.WriteLine(s);//输出：Hello,World.2.6.2字符串运算符赋值运算符（=）用于改变变量的值，它先求出右侧表达式的结果，然后再将结果赋给左侧的变量。符号意义示例+=加赋值a+=b等价于a=a+b－=减赋值a-=b等价于a=a-b*=乘赋值a*=b等价于a=a*b/=除赋值a/=b等价于a=a/b%=取模赋值a%=b等价于a=a%b<<=左移赋值a<<=b等价于a=a<<b>>=右移赋值a>>=b等价于a=a>>b&=与赋值a&=b等价于a=a&b^=异或赋值a^=b等价于a=a^b|=或赋值a|=b等价于a=a|b2.6.3赋值运算符2.6.4关系运算符符号意义示例<小于2<3为true<=小于等于2<=3为true>大于2>3为false>=大于等于2>=3为false==等于2==3为false!=不等于2!=3为true2.6.5逻辑运算符符号意义示例!逻辑非!(2<3)为false&&逻辑与(3<5)&&(5>4)为true||逻辑或(3<5)||(5>4)为true2.6.6位运算符符号意义示例~按位求反!2<<左移8<<2>>右移8>>2&按位与8&5^按位异或8^5|按位或8|5条件运算符是一个三元运算符，每个操作数同时又是表达式的值。由条件运算符构成的表达式称为条件表达式。条件运算符的使用格式如下：

表达式1?表达式2:表达式3例如，以下表达式返回a和b中的最大值：

max=a>b?a:b计算过程是，当a>b，max=a；否则max=b。2.6.7条件运算符2.6.8其他运算符1.sizeof运算符

sizeof运算符求值类型数据在内存中占用的字节数。sizeof运算符的语法格式如下：

sizeof(类型标识符)其结果为一个整数，表示指定类型的数据在内存分配的字节数。该运算符只能作用于值类型或值类型变量。2.typeof运算符该运算符用于获得指定数据类型的说明。例如，若声明了结构Student，则以下语句输出声明Student结构类型的程序名等。

Console.WriteLine(typeof(Student));输出：prog2_2.Program+Student3.new运算符该运算符用于创建一个类的对象。4.checked和Uncheckedchecked

关键字用于对整型算术运算和转换显式启用溢出检查。unchecked

关键字用于取消整型算术运算和转换的溢出检查。运算符的优先级是指在表达式中哪一个运算符应该首先计算。

C#根据运算符的优先级确定表达式的求值顺序：优先级高的运算先做，优先级低的操作后做，相同优先级的操作从左到右依次做，同时用小括号控制运算顺序，任何在小括号内的运算最优先进行。2.6.9运算符的优先级2.7C#中常用类和结构C#中一切都是对象。2.7.1String类属性说明Chars获取此字符串中位于指定字符位置的字符。Length获取此字符串中的字符数。string类型是.NETFramework中的String类的别名。string类型定义了相等运算符（==和!=）用于比较两个string对象，另外，+运算符用于连接字符串，[]运算符可以用来访问string中的各个字符。方法说明Compare静态方法。比较两个指定的String对象CompareTo

非静态方法。将此字符串与指定的对象或String进行比较，并返回两者相对值的指示Concat

静态方法。连接String的一个或多个字符串Contains非静态方法。返回一个值，该值指示指定的String对象是否出现在此字符串中Equals非静态方法。确定两个String对象是否具有相同的值Format静态方法。将指定的String中的每个格式项替换为相应对象的值的文本等效项IndexOf非静态方法。返回String或一个或多个字符在此字符串中的第一个匹配项的索引Insert非静态方法。在该String中的指定索引位置插入一个指定的StringRemove非静态方法。从该String中删除指定个数的字符Replace非静态方法。将该String中的指定String的所有匹配项替换为其他指定的StringSplit非静态方法。返回包含该String中的子字符串（由指定Char或String数组的元素分隔）的String数组Substring非静态方法。从此字符串中检索子字符串ToLower非静态方法。返回该String转换为小写形式的副本ToUpper非静态方法。返回该String转换为大写形式的副本Trim非静态方法。从此字符串的开始位置和末尾移除一组指定字符的所有匹配项【例2.7】

设计一个控制台程序求用户输入的子串在主串中位置。usingSystem;namespaceProj3_6{classProgram{staticvoidMain(string[]args){ Stringmstr,sstr; Console.Write("输入主串:"); mstr=Console.ReadLine(); Console.Write("输入子串:"); sstr=Console.ReadLine(); Console.WriteLine("主串长度={0},子串长度={1}",mstr.Length,sstr.Length); if(String.Compare(mstr,sstr)!=0)

//使用静态方法

Console.WriteLine("位置:{0}",mstr.IndexOf(sstr)); elseConsole.WriteLine("两个字符串相同");}}}Math类位于System命名空间中，它包含了实现C#中常用算术运算功能的方法，这些方法都是静态方法，可通过“Math.方法名(参数)”来使用。2.7.2Math类

Convert类位于System命名空间中，用于将一个值类型转换成另一个值类型。这些方法都是静态方法，可通过“Convert.方法名(参数)”来使用。方法说明ToBoolean将数据转换成Boolean类型ToDataTime将数据转换成日期时间类型ToInt16将数据转换成16位整数类型ToInt32将数据转换成32位整数类型ToInt64将数据转换成64位整数类型ToNumber将数据转换成Double类型ToObject将数据转换成Object类型ToString将数据转换成string类型2.7.3Convert类

DateTime结构类位于System命名空间中，DateTime值类型表示值范围在公元0001年1月1日午夜12:00:00到公元9999年12月31日晚上11:59:59之间的日期和时间。可以通过以下语法格式定义一个日期时间变量：

DateTime日期时间变量=newDateTime(年,月,日,时,分,秒);例如，以下语句定义了2个日期时间变量：

DateTimed1=newDateTime(2009,10,1);

DateTimed2=newDateTime(2009,10,1,8,15,20);

其中，d1的值为2009年10月1日零点零分零秒，d2的值为2009年10月1日8点15分20秒。2.7.4DateTime结构属性说明Date获取此实例的日期部分Day获取此实例所表示的日期为该月中的第几天DayOfWeek

获取此实例所表示的日期是星期几DayOfYear获取此实例所表示的日期是该年中的第几天Hour获取此实例所表示日期的小时部分Millisecond获取此实例所