1.2. C# 语言基础

1.2.1. 类型系统

1.2.1.1. 值类型 vs 引用类型

特性	值类型 (struct)	引用类型 (class)
存储位置	栈（Stack）	堆（Heap）
赋值行为	复制整个值	复制引用（地址）
默认值	0 / false / null?	null
继承	不能继承	可以继承
示例	`int`, `double`, `bool`, `DateTime`	`string`, `object`, `Array`, `自定义类`

// 值类型
int a = 10;
int b = a;        // 复制值
b = 20;
Console.WriteLine(a);  // 10（a 不变）

// 引用类型
var list1 = new List<int> { 1, 2, 3 };
var list2 = list1;     // 复制引用（指向同一对象）
list2.Add(4);
Console.WriteLine(list1.Count);  // 4（list1 也被修改！）

1.2.1.2. 内置类型

// 整数类型
sbyte   sb = 100;    // 8 位有符号
short   s  = 1000;   // 16 位
int     i  = 100000; // 32 位（默认）
long    l  = 100L;   // 64 位
nint    ni = 42;     // 平台相关大小（native int）

// 无符号
byte    ub = 255;    // 8 位
ushort  us = 5000;
uint    ui = 4000000000;
ulong   ul = 100UL;

// 浮点
float   f = 3.14f;   // 32 位, ~7 位精度
double  d = 3.14;    // 64 位, ~15 位精度（默认）
decimal m = 3.14m;   // 128 位, 28 位精度（财务计算）

// 其他
bool    b = true;
char    c = 'A';      // 16 位 Unicode
string  s = "Hello";  // 引用类型
object  o = 42;       // 所有类型的基类

1.2.1.3. var 关键字（类型推断）

var name = "Alice";        // 推断为 string
var age = 30;              // 推断为 int
var list = new List<int>(); // 推断为 List<int>
var dict = new Dictionary<string, int>();

// var 不是动态类型——编译时类型已确定！
// name = 42;  ← 编译错误！

1.2.1.4. 可空类型

// Nullable value types
int? nullableInt = null;
double? nullableDouble = null;
bool? isComplete = null;   // 3-state: true / false / null

// Operations on nullable types
int? a = null;
int  b = a ?? 0;           // null coalescing: use 0 when a is null
int  c = a.GetValueOrDefault(10);

1.2.2. 字符串

string str1 = "Hello";
string str2 = @"C:\Users\name";        // verbatim string
string str3 = $"Hello, {name}!";       // string interpolation

// Common operations
str1.Length;                   // 5
str1.ToUpper();                // "HELLO"
str1.Substring(0, 2);          // "He"
str1.Replace("l", "L");        // "HeLLo"
string.Join(", ", [1, 2, 3]);  // "1, 2, 3"
str1.Contains("el");           // true

1.2.3. 控制流

// if 语句
if (score >= 90)
    grade = "A";
else if (score >= 80)
    grade = "B";
else
    grade = "C";

// switch 表达式（C# 7+）
var grade = score switch
{
    >= 90 => "A",
    >= 80 => "B",
    >= 60 => "C",
    _     => "D"       // default
};

// 模式匹配（C# 7+）
object obj = 42;
if (obj is int number)
    Console.WriteLine($"整数: {number}");

switch (obj)
{
    case int i when i > 0:
        Console.WriteLine($"正数: {i}");
        break;
    case string s:
        Console.WriteLine($"字符串: {s}");
        break;
    case null:
        Console.WriteLine("null");
        break;
}

// 循环
for (int i = 0; i < 5; i++) { }
foreach (var item in collection) { }
while (condition) { }
do { } while (condition);

1.2.4. 集合

// 数组（固定大小）
int[] arr = [1, 2, 3, 4, 5];       // 集合表达式（C# 12+）
int[] arr2 = new int[] { 1, 2, 3 };
int[,] matrix = new int[3, 4];
arr[0] = 10;

// List（动态大小）
var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
list.Add(4);
list.Remove(2);
list[0] = 10;

// Dictionary
var scores = new Dictionary<string, int>
{
    ["Alice"] = 95,
    ["Bob"] = 87
};
scores["Charlie"] = 92;

// HashSet
var unique = new HashSet<int> { 1, 2, 3, 3 };  // {1, 2, 3}

// LINQ 集成
var result = list.Where(x => x > 5)
                 .OrderBy(x => x)
                 .Select(x => x * 2)
                 .ToList();

1.2.5. 异常处理

try
{
    var data = File.ReadAllText("data.txt");
    var num = int.Parse(data);
}
catch (FileNotFoundException ex)
{
    Console.WriteLine($"文件不存在: {ex.FileName}");
}
catch (FormatException ex)
{
    Console.WriteLine($"格式错误: {ex.Message}");
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine($"未知错误: {ex.Message}");
    throw;  // 保留调用栈重新抛出
}
finally
{
    // 一定会执行（清理资源）
    reader?.Dispose();
}

// using 语句（自动释放）
using var file = new StreamReader("data.txt");
var content = file.ReadToEnd();
// 离开作用域时自动 Dispose