初识.NET的公共类型系统CTS
摘要
著名计算机科学家N.Wirth提出过这样一个公式：算法 + 数据结构 = 程序，他不仅指出了数据结构在计算机科学中的地位，也指出了它与算法的密切联系。算法与数据结构是相辅相成，缺一不可的两个方面。数据结构在微软.NET平台中的形式就是公共类型系统（Common Type System）。
目录
1. 公共类型系统简介
2. 值类型和引用类型
3. Boxing（装箱）和UnBoxing（拆箱）
4. 小结
1.公共类型系统简介
时至今日，编程语言已经发展的丰富多彩，但是他们几乎都有类似的特点—支持各种数据类型（如整形、字符串形等），代码模块化及面向对象。.NET平台利用了不同语言的这个相近的共性，抽象出公共类型系统CTS（Common Type System）。公共类型系统构成了.NET框架的公共语言运行时的基础，其中最重要的一个体现就是.NET平台的多语言支持，而运行于.NET平台的每一种语言又为了维护自己的语法特色，便使用别名来代替.NET的基础数据类型，如Visual Basic .NET中的Integer类型以及C#中的int类型实际上是基础数据类型System.Int32的化名。
公共类型系统不仅定义了所有的数据类型，并提供了面向对象的模型以及各种语言需要遵守的标准。CTS可以分为两个大类：值类型和引用类型，同时这两种类型之间还可以进行强制转换，这种转换被称为Boxing（装箱）和UnBoxing（拆箱）。从图表1可以看出公共类型系统的基本结构，CTS的每一种类型都是对象，并继承自一个基类—System.Object。
图表1. 公共类型系统CTS的体系
2. 值类型和引用类型
值类型是继承自ValueType类，值类型的变量直接存储数据，实例是被分配在栈中的，并且永远不可能为空。通过下面的例子可以看出，两个整形变量是分别存储数据的，如下面的代码，无论哪个变化都不会影响另一个。
[Visual Basic]
Dim iA As Int16 = 123
Dim iB As Int16 = iA
iA = 321
Console.WriteLine("A = {0}", iA)
Console.WriteLine("B = {0}", iB)
[C#]
Int16 iA = 123;
Int16 iB = iA;
iA = 321;
Console.WriteLine("A = {0}", iA);
Console.WriteLine("B = {0}", iB);
引用类型是继承自Object，引用类型变量存储的是数据内存的地址，而实例是被分配在可以进行垃圾回收的堆中的。一份数据可以被多个变量引用，使用这种变量类型能够起到节省内存资源的作用，同时也会由于一个引用变量的修改而导致其他引用的变更。引用类型的变量是可以为空的，那表示它不指向任何对象。如下面的代码，可以看出clsA和clsB实际上都指向内存中同一个对象的实例。
[Visual Basic]
Imports System
Module Module1
Sub Main()
Dim clsA As New clsRef()
clsA.iValue = 123
Dim clsB As clsRef = clsA
clsB.iValue = 321
Console.WriteLine("A = {0}", clsA.iValue)
Console.WriteLine("B = {0}", clsB.iValue)
Console.Read()
End Sub
End Module
Class clsRef
Public iValue As Int16
End Class
[C#]
using System;
class Class1
{
static void Main(string[] args)
{
clsRef clsA = new clsRef();
clsA.iValue = 123;
clsRef clsB = clsA;
clsB.iValue = 321;
Console.WriteLine("A = {0}", clsA.iValue);
Console.WriteLine("B = {0}", clsB.iValue);
Console.Read();
}
}
class clsRef
{
public Int16 iValue;
}
3. Boxing（装箱）和UnBoxing（拆箱）
将值类型数据指定给引用类型数据时，系统会先从堆之中配置一块内存，然后将值类型数据复制到这一内存，最后再使引用类型数据指向到这一内存，这样的过程称为Boxing（装箱）。
[Visual Basic] Dim I As Int16 = 123 Dim objRef As Object = I [C#] Int16 I = 123; object objRef = I;
反之即为UnBoxing（拆箱），而且只有引用类型数据需要拆箱。
[Visual Basic] Dim J As Int16 J = Int(objRef) [C#] Int16 J; J = (Int16)objRef;
在装箱的过程中，内存的配置是很费时的操作，虽然透明于程序员，考虑到程序的执行效能，我们应该尽量避免不必要的装箱操作。
4. 小结
公共类型系统还包括Classes，Delegates，Arrays，Interfaces和Pointers等类型，提供了面向对象、事件及回调函数处理、数组和接口等功能。总之CTS是通向.NET的必经之路，打下良好的基础便能灵活运用.NET中的各种数据类型，做到以不变应万变。