类型系统 – Willow 的开发笔记

C# 基础

类型系统

C# 是强类型语言，类型系统是理解所有后续内容的基础。尤其在与 AutoCAD/Revit COM API 交互时，类型转换无处不在。

值类型 vs 引用类型

这是 C# 类型体系最根本的二分法：

对比维度	值类型 (Value Type)	引用类型 (Reference Type)
存储位置	栈（局部变量）/ 随对象堆	堆
赋值行为	复制整个值	复制引用（地址）
默认值	非 null（如 int 默认 0）	null
继承自	`System.ValueType`	直接继承自任意类
可空性	需要 `T?` 包装（`Nullable<T>`）	默认可 null（C# 8+ 可控制）
示例	int, double, bool, struct, enum	string, class, interface, array, delegate

// 值类型：修改副本不影响原值
int a = 5;
int b = a;
b = 10;
Console.WriteLine(a);  // 5

// 引用类型：修改的是同一对象
var list1 = new List<int> { 1, 2, 3 };
var list2 = list1;
list2.Add(4);
Console.WriteLine(list1.Count);  // 4

🚨 这在 AutoCAD 开发中极其重要：Point3d 是值类型（struct），赋值会复制；而 Entity、DBObject 是引用类型，多个变量可能指向同一个数据库对象。

内置类型一览

数值类型

C# 关键字	.NET 类型	范围	大小
`int`	Int32	-2.1B ~ 2.1B	4 字节
`long`	Int64	-9e18 ~ 9e18	8 字节
`double`	Double	±5.0e-324 ~ 1.7e308	8 字节
`float`	Single	±1.5e-45 ~ 3.4e38	4 字节
`decimal`	Decimal	28 位精度，适合财务	16 字节
`uint`	UInt32	0 ~ 4.2B	4 字节

double d = 3.14;
float f = 3.14f;      // 必须加 f 后缀
decimal m = 3.14m;    // 必须加 m 后缀
long l = 100L;        // L 后缀
uint u = 100u;        // u 后缀

文本类型

类型	说明	示例
`string`	不可变 Unicode 字符序列	`"hello"`
`char`	单个 Unicode 字符 (16-bit)	`'A'`

// 字符串插值
string name = "Willow";
string msg = $"Hello, {name}!";

// 逐字字符串（不转义反斜杠）
string path = @"C:\Users\Willow\Documents";

// 原始字符串字面量（C# 11+）
string json = """
    {
        "name": "Willow"
    }
    """;

布尔与特殊类型

bool flag = true;
object obj = 42;          // 所有类型的基类
dynamic dyn = "hello";    // 运行时类型解析（COM 互操作中常用）

💡 dynamic 在 AutoCAD/Revit 开发中较少使用。COM 互操作场景（如操作 Excel）更常见。

Nullable 类型

// 值类型的可空形式
int? age = null;              // 等价于 Nullable<int>
double? pi = 3.14;

// 空值合并操作符
int result = age ?? 0;        // age 为 null 则返回 0

// 空条件操作符
int? length = s?.Length;      // s 为 null 则整个表达式为 null

// Nullable 引用类型（C# 8+）
string? nullableString = null;   // 明确可为 null
string nonNullString = "hello";  // 不应为 null

🚨 AutoCAD/Revit API 中有大量可能返回 null 的方法（如根据 Id 查找实体失败）。务必使用 ?? 或空检查。

struct、enum 与 record

struct（结构体）

// AutoCAD 中 Point3d/Vector3d 就是 struct
public struct Point3d
{
    public double X { get; set; }
    public double Y { get; set; }
    public double Z { get; set; }

    public Point3d(double x, double y, double z)
    {
        X = x; Y = y; Z = z;
    }
}

⚡ 小对象用 struct 可减少堆分配压力。AutoCAD 图形中 Coordinates 就是大量值类型的数组。

enum（枚举）

// AutoCAD 中的颜色索引
public enum AutodeskColor
{
    ByLayer  = 256,
    ByBlock  = 0,
    Red      = 1,
    Yellow   = 2,
    Green    = 3,
    Cyan     = 4,
    Blue     = 5
}

// Flags 枚举（位组合）
[Flags]
public enum FileAccess
{
    Read    = 1 << 0,   // 1
    Write   = 1 << 1,   // 2
    Execute = 1 << 2,   // 4
}
var rw = FileAccess.Read | FileAccess.Write;   // 3

record（记录类型，C# 9+）

// 不可变引用类型，用于数据传输
public record Person(string Name, int Age);

var p1 = new Person("Willow", 25);
var p2 = p1 with { Age = 26 };   // 非破坏性修改

🚨 record 需要 .NET 5+ 运行时支持，在 .NET Framework 4.8 的 AutoCAD/Revit 项目中不可用。

类型转换

// 隐式转换（安全）
int i = 42;
long l = i;          // int → long（无损失）
double d = i;        // int → double（无损失）

// 显式转换（可能损失数据）
double pi = 3.14;
int n = (int)pi;     // 3（截断）

// as / is 操作符
object obj = "hello";
string? s = obj as string;     // 转换失败返回 null，而非抛异常
if (obj is string str)         // 模式匹配 + 声明
    Console.WriteLine(str);

💡 AutoCAD 开发中常用 as 做安全的类型转换：Line line = entity as Line;，如果不是 Line 则返回 null。

数组

// 一维数组
int[] nums = new int[10];
int[] primes = { 2, 3, 5, 7, 11 };

// 多维数组
double[,] matrix = new double[3, 4];

// 交错数组（数组的数组）
int[][] jagged = new int[3][];
jagged[0] = new int[5];

// System.Array 静态方法
Array.Sort(primes);
Array.Reverse(primes);
int idx = Array.BinarySearch(primes, 5);

快速开始面向对象