C# 資料型別 – C# 教學 – 常見的資料型別

前言

C#的強大之處之一是它提供了多樣的”資料型別”，讓開發者能夠有效地處理不同類型的資訊。資料型別是程式語言中的基本構建塊，用於表示數字、文字、日期、時間和更多。本文將深入探討C#中常見的資料型別，以幫助您更好地理解和運用它們。

無論您是新手程式設計師還是經驗豐富的專家，對於C#資料型別的了解都是至關重要的。這些資料型別不僅決定了您能夠處理的資訊類型，還影響了程式的效能和可讀性。正確選擇和使用適當的資料型別是撰寫高品質、穩定和易於維護的程式的關鍵。

此篇將深入探討整數、浮點數、字元、字串、布林、日期和時間等資料型別，並解釋它們的特性、用途和最佳實踐。此外，我們還將介紹列舉資料型別、物件資料型別和空值型別，以擴展您對C#資料型別的了解。

讓我們一起開始這個探索之旅，深入瞭解C#資料型別的奧秘，並學習如何在您的應用程式中充分利用它們。無論您是初學者還是經驗豐富的開發者，這篇文章都將為您提供寶貴的資訊，使您能夠更自信、更精通地運用C#中的資料型別。

目錄

1. 前言
   • 簡要介紹C#語言以及資料型別的重要性。
2. 整數 – 資料型別
   • 介紹int、long、short和byte等整數資料型別。
   • 說明它們的範圍和用途。
3. 浮點數 – 資料型別
   • 討論float和double資料型別，以及它們的精度。
   • 提及decimal資料型別。
4. 字元和字串 – 資料型別
   • 解釋char和string資料型別，並比較它們的差異。
   • 強調字元和字串的常見操作。
5. 布林 – 資料型別
   • 說明bool資料型別的用途和取值。
   • 示範布林運算符的使用。
6. 日期和時間 – 資料型別
   • 介紹DateTime和TimeSpan等日期和時間相關的資料型別。
   • 提及如何處理日期和時間操作。
7. 列舉 – 資料型別
   • 討論enum資料型別的作用，以及如何定義自己的列舉型別。
8. 物件 – 資料型別
   • 簡要說明object資料型別，以及它在多態性和泛型程式設計中的應用。
9. 空值型別（Nullable Types）
   • 解釋Nullable Types的概念，以及如何處理可能為null的值。
10. 總結
    • 對本文內容進行總結，強調C#資料型別在程式設計中的重要性。
11. 參考資料
    • 列出本文參考的資源和來源。

整數 – 資料型別

C# 中的整數資料型別是一組用於表示整數數值的基本型別，它們的範圍和用途各不相同。這些整數資料型別包括int、long、short和byte等，每種型別都在不同情境下有其獨特的優勢和應用。以下是對這些整數資料型別的詳細介紹：

int（整數）

• 資料型別名稱： int
• 範圍： -2,147,483,648 到 2,147,483,647
• 用途： int是C#中最常用的整數資料型別之一，通常用於表示整數值。它的範圍足以應對大多數應用中的整數需求。

long（長整數）

• 資料型別名稱： long
• 範圍： -9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807
• 用途： long提供了一個更廣泛的整數範圍，適用於處理極大或極小的整數值，例如大型時間戳或資料庫中的唯一識別號（ID）。

short（短整數）

• 資料型別名稱： short
• 範圍： -32,768 到 32,767
• 用途： short通常用於節省內存，當您確定整數值在上述範圍內時，可以選擇使用short。它在某些特定情境下能夠減少內存消耗。

byte（位元組）

• 資料型別名稱： byte
• 範圍： 0 到 255
• 用途： byte用於表示0到255之間的整數值，通常用於處理二進制數據，例如圖像處理或網絡通訊。

這些整數資料型別提供了不同的範圍和精度，選擇適當的型別取決於您的應用需求。記住，在選擇資料型別時，您需要在應用性能和內存消耗之間取得平衡，以確保程式的效能和穩定性。無論您處理的是大數據還是位元組，C#提供了多種選擇，使您能夠更好地滿足您的整數處理需求。

浮點數 – 資料型別

在C#中，浮點數資料型別用於表示帶有小數部分的數值。主要的浮點數資料型別包括float和double，它們具有不同的精度和範圍，適用於不同的應用需求。此外，還有一個名為decimal的資料型別，它用於需要高精度計算的情況。

float（單精度浮點數）

• 資料型別名稱： float
• 精度： 大約7位有效數字
• 範圍： 大約±1.5 x 10^(-45) 到 ±3.4 x 10^38
• 用途： float資料型別提供較低的精度，但較大的範圍。它適合於需要大量存儲浮點數的應用，如科學計算和圖形處理。然而，由於其有限的精度，可能會出現精度損失問題。

double（雙精度浮點數）

• 資料型別名稱： double
• 精度： 大約15-16位有效數字
• 範圍： 大約±5.0 x 10^(-324) 到 ±1.7 x 10^308
• 用途： double資料型別提供更高的精度和範圍，通常用於一般性的浮點數計算。大多數情況下，double足以應對計算需求，並提供足夠的精度以避免常見的計算誤差。

decimal（十進制）

• 資料型別名稱： decimal
• 精度： 大約28-29位有效數字
• 範圍： ±1.0 x 10^(-28) 到 ±7.9 x 10^28
• 用途： decimal資料型別用於需要高精度計算的情況，特別是金融應用和貨幣計算。它避免了浮點數計算中可能出現的精度損失，並提供了可預測的精確計算結果。

選擇適當的浮點數資料型別取決於您的應用需求。如果您需要大範圍的值，可以使用float或double。然而，如果需要高精度計算，特別是在金融領域，decimal資料型別是最佳選擇。瞭解這些浮點數資料型別的特性，有助於選擇適當的型別，以確保計算的準確性和性能。

字元和字串 – 資料型別

在C#中，字元和字串是兩種重要的資料型別，用於處理文字和字元數據。本節將解釋char和string資料型別，比較它們之間的差異，並強調字元和字串的常見操作。

char（字元）

• 資料型別名稱： char
• 用途： char資料型別用於表示單個Unicode字元。它通常用於處理單個字母、數字、標點符號或其他特定字符。
• 範例： ‘A’、’1’、’$’

string（字串）

• 資料型別名稱： string
• 用途： string資料型別用於表示文本，它是一個包含零個或多個字元的序列。字串是用於處理文本資料的首選資料型別。
• 範例： “Hello, World”、”12345″、”C# Programming”

比較 char 和 string

1. 單個字符 vs. 字符序列： char用於表示單個字符，而string則用於表示多個字符的序列。
2. 不可變性： 字串（string）是不可變的，這意味著一旦創建，就無法更改其內容。相對地，char是可變的，可以隨需要更改其值。
3. 字串操作： string提供了豐富的字串操作功能，包括串聯、切割、搜尋、替換等，使其適用於處理複雜的文本處理需求。
4. 字串的長度： 你可以使用string.Length屬性獲取字串的長度，而對於char，你只需使用單個字符，因此它沒有相應的Length屬性。
5. 內存消耗： char通常比string消耗更少的內存，因為它僅表示單個字符。

常見操作

• 在C#中，你可以使用+運算符將字元連接到字串，例如：”Hello, ” + ‘W’。
• 使用string提供的方法，如Substring、IndexOf、Replace等，來處理和操作字串數據。
• 若要獲取字串中的單個字符，可以使用索引，例如，myString[0]將返回字串的第一個字符。

瞭解char和string資料型別的特性以及它們之間的差異，有助於你在應用程式中正確處理文字數據。無論你需要處理單個字符還是整個文本文檔，C#提供了相應的工具和資料型別來滿足你的需求。

布林 – 資料型別

在C#中，布林（boolean）是一種基本的資料型別，用於表示兩種可能的狀態：真（true）和假（false）。本節將說明bool資料型別的用途和取值，並示範布林運算符的使用。

bool（布林）

• 資料型別名稱： bool
• 用途： bool資料型別用於表示兩種狀態之一，通常用於控制程式流程和條件判斷。它是邏輯運算的基礎，通常用於判斷某個條件是否為真或假。

取值

布林資料型別僅具有兩個可能的取值：

• true： 表示為真或正確。
• false： 表示為假或不正確。

在C#中，布林值在控制結構（如if語句和迴圈）中廣泛使用，以便根據不同的條件執行不同的程式碼。布林變數可以存儲這兩種取值之一，以根據程式的邏輯來控制執行流程。

布林運算符

C#提供了各種布林運算符，用於執行布林邏輯操作。以下是一些常見的布林運算符：

• 邏輯與（&&）： 如果兩個操作數都為true，則結果為true；否則結果為false。
• 邏輯或（||）： 如果兩個操作數中至少有一個為true，則結果為true；否則結果為false。
• 邏輯非（!）： 用於反轉布林值，即將true變為false，false變為true。

範例：

布林運算符在程式中的控制流程和條件判斷中起著重要作用，允許你根據不同情況進行程式執行的合理決策。這些運算符幫助你有效地處理和操作布林值，使程式碼更具表達性和靈活性。(延伸閱讀 C# 條件陳述式)

日期和時間 – 資料型別

C#提供了多個日期和時間相關的資料型別，用於處理日期、時間和時間間隔。本節將介紹兩個主要的日期和時間資料型別，即DateTime和TimeSpan，以及如何處理日期和時間操作。

DateTime（日期時間）

• 資料型別名稱： DateTime
• 用途： DateTime資料型別用於表示特定日期和時間。它允許你執行日期和時間的各種操作，包括創建、比較、格式化和計算時間間隔。
• 範例： DateTime currentDateTime = DateTime.Now;

TimeSpan（時間間隔）

• 資料型別名稱： TimeSpan
• 用途： TimeSpan資料型別用於表示一段時間的間隔，如幾小時、幾分鐘、幾秒等。它通常用於計算和操作時間間隔，例如計算兩個日期之間的差距。
• 範例： TimeSpan timeSpan = TimeSpan.FromHours(2);

如何處理日期和時間操作

列舉 – 資料型別

在C#中，列舉（enum）是一種特殊的資料型別，用於定義一個有限的命名常數集合。列舉資料型別通常用於提高程式碼的可讀性，使程式設計師能夠更容易理解和操作特定類型的常數值。本節將討論enum資料型別的作用，以及如何定義自己的列舉型別。

列舉的作用

列舉資料型別的主要作用在於：

1. 增強可讀性： 列舉提供了一個有意義的名稱來表示常數值，這有助於提高程式碼的可讀性。相比於直接使用數字或字串，使用列舉可以讓程式設計師更容易理解代碼的意圖。
2. 限制有效值： 列舉定義了一個有效值的有限集合，這意味著變數只能取這些特定的值，從而減少了錯誤和不一致性的可能性。
3. 提高代碼維護性： 使用列舉可以減少代碼中的硬編碼數字，當需要修改有效值時，只需更新列舉定義而不必修改代碼中的每個實例。

定義自己的列舉型別

要定義自己的列舉型別，可以使用”enum”關鍵字，並在其中列出列舉的有效值。以下是一個示例，定義一個表示星期幾的列舉型別：

在這個示例中，我們定義了一個DayOfWeek列舉，其中包含了一週的每一天，每個有效值都具有相對應的整數索引，從0（Sunday）到6（Saturday）。

你可以使用自定義列舉型別來宣告變數，如下範例：

你可以使用列舉型別中的有效值來進行比較、賦值和判斷，從而簡化代碼並提高可讀性。

總結來說，列舉資料型別是C#中用於定義有限常數集合的有用工具，可以提高代碼的可讀性、可維護性和錯誤檢測。通過定義自己的列舉型別，你可以在程式設計中更好地組織和表達常數值，從而使代碼更具語義性和可靠性。

物件 – 資料型別

在C#中，object是一種通用的資料型別，用於表示任何物件的實例。物件資料型別是所有其他類型的基底類型，因此它可以用來儲存、傳遞和操作各種不同型別的數據。以下是object資料型別的簡要說明以及它在多態性和泛型程式設計中的應用。

object資料型別

object是C#中的最基本資料型別，它表示一個通用的物件。每個C#類型都是object的派生類型，這意味著您可以將任何類型的數據賦值給object變數。這種靈活性使得object在某些情況下非常有用，尤其是在需要處理不同型別的數據時。

多態性

object資料型別在多態性程式設計中發揮關鍵作用。多態性允許您使用基類型（例如object）的變數來存儲派生類型的對象。這使得代碼更具通用性，並使您能夠處理多種不同類型的對象，而無需關心其實際類型。

例如，假設您有一個基底類型Shape和多個派生類型（如Circle和Rectangle）。您可以使用object變數來儲存不同的Shape對象，以實現多態性：

這種方法讓您能夠在不了解實際對象類型的情況下，以統一的方式處理各種不同的Shape對象。

泛型程式設計

object資料型別的一個限制是它會導致類型安全性的損失，因為您需要進行類型轉換以訪問實際的數據。為了克服這個問題，C#引入了泛型程式設計，允許您在編譯時指定類型參數，而不需要使用object。

泛型程式設計使代碼更具類型安全性，並在編譯時捕獲類型錯誤。使用泛型，您可以建立通用的數據結構和方法，並在需要時指定實際類型。這樣可以提高代碼的性能和可讀性，同時減少運行時錯誤的可能性。

總結來說，object資料型別在C#中是一個通用的容器，可用於存儲各種不同型別的數據。它在多態性程式設計中非常有用，允許您以通用的方式處理不同型別的對象。然而，隨著泛型程式設計的引入，推薦使用泛型來實現更好的類型安全性和性能。

空值型別（Nullable Types）

在C#中，空值型別（Nullable Types）是一種特殊的資料型別，用於處理那些可能為null的值。它允許您在值型別中包含null，通常用於處理數值或其他值型別，並表示它們可能為空。以下是對空值型別的概念以及如何處理可能為null的值的解釋。

空值型別的概念

在C#中，值型別（如int、double、bool等）不能存儲null值，因為它們是將數據直接存儲在內存中的。這就意味著如果您嘗試將null賦值給值型別的變數，將會引發編譯時錯誤。為了處理這種情況，C#引入了空值型別，這是一種包裝器資料型別，它允許值型別可以容納null值。

空值型別的語法是在值型別名稱後加上一個問號?，例如int?或double?。這樣的變數可以存儲數值或null，因此您可以使用它們來表示可能缺少數值的情況。

處理可能為null的值

當您使用空值型別時，您可以使用以下方法處理可能為null的值：

賦值null： 您可以將null賦值給空值型別的變數，表示它不包含有效的值。

判斷是否為null： 您可以使用”== null”或”!= null”運算符來檢查變數是否為null。

取得值： 若要獲取變數的實際值，您可以使用Value屬性或GetValueOrDefault方法。請注意，如果變數為null，則這些方法可能引發InvalidOperationException，因此建議在取值之前進行檢查。

使用null條件運算子（?.）： 如果您希望安全地訪問可能為null的物件的成員，您可以使用null條件運算子。

空值型別非常有用，特別是在處理數值或其他可能缺少數值的情況時。它使您能夠安全地處理null值，同時提供了一個方便的方法來表示可能缺少值的情況，從而改進代碼的可靠性和可讀性。

總結

本文探討了C#中的各種常見資料型別，包括整數、浮點數、字元、字串、布林、日期時間、列舉、物件和空值型別。每種資料型別都有其獨特的特性和應用場景。

• 整數資料型別（int、long、short和byte）用於表示整數值，具有不同的範圍和存儲能力。
• 浮點數資料型別（float、double和decimal）用於處理帶有小數部分的數值，並具有不同的精度和範圍。
• 字元和字串資料型別（char和string）用於處理文本和字符數據，其中string提供豐富的字串操作功能。
• 布林資料型別（bool）用於表示兩種狀態：真和假，並在控制流程和條件判斷中起著關鍵作用。(延伸閱讀 C# 條件陳述式)
• 日期時間資料型別（DateTime和TimeSpan）用於表示日期、時間和時間間隔，並支持日期時間操作和計算。
• 列舉資料型別（enum）用於定義一個有限的命名常數集合，以提高代碼的可讀性和可維護性。
• 物件資料型別（object）是通用的資料型別，可用於處理各種不同型別的數據，特別是在多態性程式設計中發揮作用。
• 空值型別（Nullable Types）允許值型別容納null值，從而處理可能為null的值，提高代碼的靈活性和安全性。

最後整理資料型態的表格，方便各位查詢:

資料型態	資料名稱	類別名稱	所佔用記憶體	資料表示的範圍
Short	短整數	System.Int16	2Byte	-32,768 至 32,767
int	整數	System.Int32	4Byte	-2,147,483,648 至2,147,483,647
long	長整數	System.Int64	8Byte	-9,223,372,036,854,775,808至9,223,372,036,854,775,807
ushort	無號短整數	System.Int16	2Byte	0 至 65,535
uint	無號整數	System.Int32	4Byte	0 至 4,294,967,295
ulong	無號長整數	System.Int64	8Byte	0 至 18,446,744,073,709,551,615
float	浮點數	System.Single	4Byte	1.5×10-45 至 3.4×1037
double	雙精準度	System.Double	8Byte	5.0×10-324  至 1.7×10308
decimal	貨幣	System.Decimal	16Byte	1.0×10-28 至 7.9×1028

資料型態	資料名稱	類別名稱	所佔用記憶體	資料表示的範圍
char	字元	System.Char	1Bytes	0 到 255
string	字串	System.String	依設定的字串長度而定

瞭解這些資料型別的特性和應用有助於您選擇適當的型別，以確保代碼的正確性、性能和可讀性。根據具體的應用需求，您可以選擇適當的資料型別，並善用它們來開發更強大的C#應用程式。

參考資料

1. 非凡不可 C# 資料型態
2. Microsoft Doc C# 內建型別 (C# 參考)