C# 中值类型和引用类型的解释和对比

2025年3月17日 | 阅读 8 分钟

在 C# 中，值类型和引用类型是基本的数据类型，它们各自具有不同的行为和用途。这些类型决定了变量在内存中的存储位置以及赋值时的行为。在本文中，我们将讨论 C# 中值类型和引用类型之间的区别。但在讨论它们之间的区别之前，我们必须了解 C# 中的值类型和引用类型。

什么是值类型？

值类型用于在堆栈上存储内存中的数据。当一个特定的值被赋给变量，或者一个值作为参数传递给它时，会创建一个该值的副本。这种值类型继承自System.ValueType。在这里，每个变量都有自己的数据副本。值类型直接包含值。

值类型又分为两种：预定义或内置值类型和用户定义值类型。预定义类型存在于 C# 编程语言中。它们是数值、字符和十进制类型。

数值类型包括整型和浮点型。整型又分为 short、int 和 long。字符类型用于在堆栈上存储单个字符，有时也用于存储布尔类型。

示例

让我们举一个例子来说明 C# 中的预定义值类型。

using System;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // Integer types
        int intValue = 10;
        uint uintValue = 20;
        short shortValue = 30;
        ushort ushortValue = 40;
        long longValue = 50;
        ulong ulongValue = 60;
        // Floating-point types
        float floatValue = 3.14f;
        double doubleValue = 3.14159;
        decimal decimalValue = 123.456m;
        // Boolean type
        bool boolValue = true;
        // Character type
        char charValue = 'A';
        // Displaying the values
        Console.WriteLine("Integer types:");
        Console.WriteLine($"int: {intValue}");
        Console.WriteLine($"uint: {uintValue}");
        Console.WriteLine($"short: {shortValue}");
        Console.WriteLine($"ushort: {ushortValue}");
        Console.WriteLine($"long: {longValue}");
        Console.WriteLine($"ulong: {ulongValue}");
        Console.WriteLine("\nFloating-point types:");
        Console.WriteLine($"float: {floatValue}");
        Console.WriteLine($"double: {doubleValue}");
        Console.WriteLine($"decimal: {decimalValue}");
        Console.WriteLine("\nOther types:");
        Console.WriteLine($"bool: {boolValue}");
        Console.WriteLine($"char: {charValue}");
    }
}

输出

Explain and contrast value types and reference types in C#

用户定义值类型

用户定义类型是由用户为特定需求创建的值类型。重要的用户定义类型是结构体（struct）和枚举（enum）。'struct' 关键字用于创建结构体。'enum' 关键字用于创建枚举，结构体类似于类。结构体包含数据成员和成员函数，但它们比类更轻量。枚举由一组命名常量组成。它使代码或程序更具可读性和可维护性。

示例 2

让我们再举一个例子来说明 C# 中的结构体。

using System;
public struct Point
{
    public int X { get; }
    public int Y { get; }
    public Point(int x, int y)
    {
        X = x;
        Y = y;
    }
    public void Display()
    {
       Console.WriteLine($"({X}, {Y})");
    }
}
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Point p1 = new Point(5, 10);
        Point p2 = new Point(-3, 7);
        Console.WriteLine("Point 1:");
        p1.Display();
        Console.WriteLine("Point 2:");
        p2.Display();
    }
}

输出

示例 3

让我们再举一个例子来说明 C# 中的枚举。

using System;
public enum DaysOfWeek
{
    Sunday,
    Monday,
    Tuesday,
    Wednesday,
    Thursday,
    Friday,
    Saturday
}
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        DaysOfWeek today = DaysOfWeek.Friday;
        Console.WriteLine("Today is: " + today);
    }
}

输出

什么是引用类型？

引用类型用于在托管堆上存储数据。引用类型携带指向实际数据存储所在内存位置的指针。这种引用类型继承自System.Object。当我们把一个引用类型变量赋给另一个变量时，它会创建一个指向相同数据的新的指针，而不是创建一个新的数据副本。堆上会有许多指针或引用指向同一个对象。

它们也分为两种：内置引用类型或预定义引用类型和用户定义引用类型。

内置引用类型

内置引用类型又有不同的类型。其中一些是数组、字符串、对象、字典、线程、流等。众所周知，数组代表同一种数据类型的元素集合。字符串是 C# 中不可变的字符序列。对象是 C# 中所有其他类型的基类，它们可以保存引用类型。流是字节序列。

示例

让我们举一个例子来演示 C# 中的预定义引用类型。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string str = "Hello, world!";
        Console.WriteLine("String: " + str);
        object obj = new object();
        Console.WriteLine("Object: " + obj.GetType());
        int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Console.WriteLine("Array:");
        Console.WriteLine(string.Join(", ", numbers));
        List<string> list = new List<string>() { "apple", "banana", "orange" };
        Console.WriteLine("List<string>:");
        foreach (string item in list)
        {
            Console.WriteLine(item);
        }
        Dictionary<int, string> dictionary = new Dictionary<int, string>()
        {
            { 1, "One" },
            { 2, "Two" },
            { 3, "Three" }
        };
        Console.WriteLine("Dictionary<int, string>:");
        foreach (var kvp in dictionary)
        {
            Console.WriteLine($"Key: {kvp.Key}, Value: {kvp.Value}");
        }
        Stream stream = new MemoryStream();
        Console.WriteLine("Stream: " + stream.GetType());
        Thread thread = new Thread(SomeMethod);
        Console.WriteLine("Thread: " + thread.GetType());
    }
    static void SomeMethod()
    {
        Console.WriteLine("Thread method executed.");
    }
}

输出

用户定义引用类型

用户定义引用类型包括类、接口和委托。类包含成员和成员函数。它们用于定义具有属性和行为的对象。接口定义了类必须实现的契约。委托代表对方法的引用。

示例

让我们举一个例子来演示 C# 中的用户定义引用类型。

using System;
// Define an interface for logging
public interface ILogger
{
    void Log(string message);
}
// Define a delegate for math operations
public delegate int MathOperation(int x, int y);
// Define a class representing a Person
public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public Person(string name, int age)
    {
        Name = name;
        Age = age;
    }
    public void DisplayInfo()
    {
        Console.WriteLine($"Name: {Name}, Age: {Age}");
    }
}
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Person person = new Person("Ramu", 30);
        person.DisplayInfo();
        ILogger logger = new ConsoleLogger();
        logger.Log("Logging message...");
        MathOperation add = Add;
        int result = add(3, 4);
        Console.WriteLine("Result: " + result);
    }
    static int Add(int x, int y)
    {
        return x + y;
    }
}
public class ConsoleLogger : ILogger
{
    public void Log(string message)
    {
        Console.WriteLine(message);
    }
}

输出

C# 中值类型与引用类型的相似之处

C# 中的值类型和引用类型之间有几个相似之处。其中一些如下：

值类型和引用类型都有预定义的函数和方法，这些函数和方法用于功能并且可重用。

具有方法的示例值类型

struct Point
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
    public void Display(){
        Console.WriteLine($"X: {X}, Y: {Y}");
    }
}

具有方法的示例引用类型

class Person{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; } 
    public void Display(){
        Console.WriteLine($"Name: {Name}, Age: {Age}");
    }
}

这两种类型都可以作为参数传递给方法或函数。
值类型和引用类型用于数组、列表和字典等集合中，这些集合用于存储和操作数据。
这两种类型都可以为 null。
值类型和引用类型都会实现接口。值类型中的结构体和引用类型中的类会实现接口，这些接口用于实现和定义方法和成员函数。

示例

public interface IShape{
    double Area { get; }
}
public struct Square : IShape{
    public double Side { get; set; }
    public double Area => Side * Side;
}
public class Circle : IShape{
    public double Radius { get; set; }
    public double Area => Math.PI * Radius * Radius;
}
static void Main(string[] args){
    Square square = new Square { Side = 5 };
    Circle circle = new Circle { Radius = 3 };
    Console.WriteLine($"Square area: {square.Area}");
    Console.WriteLine($"Circle area: {circle.Area}");
}

这两种类型都有默认值。对于值类型，整数的默认值为 0，双精度浮点数的默认值为 0.0，布尔值的默认值为 false。对于一些引用类型，如类，默认值为 null；数组的默认值也为 null。

示例

int valueTypeDefault = 0; 
string referenceTypeDefault = null; 
int[] arrayDefault = null;

这两种类型都可以作为方法和函数的返回值。方法既可以返回值类型，也可以返回引用类型。
值类型和引用类型都有构造函数。值类型中的结构体可以有构造函数来初始化变量，引用类型中的类有构造函数。

C# 中值类型与引用类型的区别

C# 中的值类型和引用类型之间有几个区别。其中一些如下：

特性值类型	引用类型
内存分配	与值类型相关的数据在堆栈上分配。它们是小型、短暂的对象。	引用类型在堆上分配。它们用于具有较长生命周期的较大对象。
复印	对副本的更改不会影响原始副本。	多个引用可以指向同一个对象。
定义	值类型在其自身的内存空间中保存数据值。	引用类型保存指向另一个包含数据的内存位置的指针。
默认初始化	零或 Null	Null
类型之间的转换	隐式或显式	隐式或显式
继承	不支持继承。	引用类型支持继承。
内存管理	由运行时自动管理，当方法退出时，堆栈内存会自动释放。	需要垃圾回收进行释放。当不再引用堆内存时，垃圾回收器会回收它。
装箱/拆箱	值类型在被视为对象时会被装箱，会产生性能开销。	没有装箱/拆箱，因为它们默认是引用类型。
性能	由于堆栈分配，它们通常更快，可以减少堆管理的开销。	由于堆分配和垃圾回收，它们速度稍慢。
示例	Int、float、struct、enum、bool 等。	Class、interface、array、string 等。

结论

总之，本文介绍了 C# 中的值和引用类型。本文详细解释了值类型和引用类型的用法。

C# 中的值类型存储在堆栈上，而引用类型存储在堆上。值类型代表独立的值，而引用类型保存指向存储实际数据的内存位置的引用。值类型由于堆栈分配而更快，而引用类型是堆分配。通过? 修饰符，值类型和引用类型都可以为 null。只有引用类型可以直接参与继承。

下一主题C# 中的 Type.GetInterfaces() 方法

C# 中值类型和引用类型的解释和对比

什么是值类型？

示例

用户定义值类型

示例 2

示例 3

什么是引用类型？

内置引用类型

示例

用户定义引用类型

示例

C# 中值类型与引用类型的相似之处

示例

C# 中值类型与引用类型的区别

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什么是值类型？

示例

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内置引用类型

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C# 中值类型与引用类型的相似之处

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C# 中值类型与引用类型的区别

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