第7课：数据的基本操作

本课讨论基本类型数据的操作，包括数值类型、布尔类型，并对常用代码操作进行封装；此外，还使用tMath类封装扩展的计算方法，以及使用tRnd类封装随机数相关应用。

数值类型

在C#中，或者说.NET Framework中，数值类型主要包括整数、浮点数和实数；其中，整数的字面量默认为int类型，浮点数的字面量默认为double。对于一些常用的数据类型，可以在数字后使用字母标注数字的类型，如L或l表示long类型、F或f表示float类型、D或d表示double类型、M或m表示decimal类型等。

数值应用中，算术运算是最基本，也是非常重要的操作。C#中，算术运算包括基本的加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）和求余数（%）运算。求余数运算时，当两个运算数都是整数时，运算结果是整数，如3/2等于1；如果运算数中有一个是浮点数时，运算结果就是浮点数，如3/2D等于1.5、5.1%2等于1.1。

不同类型数值进行运算时，会自动将取值范围小的类型转换为取值范围大的类型后再进行运算，如int和long类型数值运算的结果就是long类型。常用数值类型按取值范围从小到大分别是int、long、float、double、decimal。

位运算适用于整数类型，包括位与（&）、位或（|）、按位取反（~）、按位异或（^）、位左移（<<）和位右移（>>）运算。软件开发中，位运算在一些特殊的场景下可以提高开发和执行效率，如对标识类数据的处理，如下面的代码。

using System;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        int flag1 = 1;
        int flag2 = 2;
        int flag4 = 4;
        int flag3 = flag1 | flag2;
        //
        int flag = 2;
        tWeb.WriteLine(flag & flag1);
        tWeb.WriteLine(flag & flag2);
        tWeb.WriteLine(flag & flag3);
    }
}

执行代码会显示0、2、2。本例，首先定义了三个标准标识数据，分别是1、2、4，可以看到它们分别是2的0、1、2次方，然后定义了flag3，它通过flag1和flag2的位或运算计算而来。

接下来的的操作，flag的数据为2，第一个输出会判断它是否满足标识1，运算结果为0；第二个和第三个输出分别判断flag是否满足2和3，运算结果为2。如果需要返回bool结果，可以在位与运算后与原数据进行对比，如下代码的运行结果为False、True和True。

int flag1 = 1;
int flag2 = 2;
int flag4 = 4;
int flag3 = flag1 | flag2;
//
int flag = 2;
tWeb.WriteLine(flag == (flag & flag1));
tWeb.WriteLine(flag == (flag & flag2));
tWeb.WriteLine(flag == (flag & flag3));

类型转换

前面已经讨论了数值类型在代码执行过程中可能的自动转换操作，下面，归纳一些C#和.NET Framework资源中与类型转换相关的内容。

自动转换，也称为隐式转换。一般是指在代码执行过程中，取值范围小的类型自动转换为取值范围大的类型。

强制转换，也称为显式转换。可以在需要转换类型的表达式前使用一对括号指定目标类型，比如，x定义为long类型，需要将其数据赋值为int类型的y变量，可以使用y=(int)x;语句。数值类型由取值范围大向取值范围小的类型转换时，如果数值过大会赞成溢出，从而改变实际的数据，在进行此类操作时，一定要考虑数据精度的问题。此外，两个较大的int数据相乘时很容易产生溢出，此时可以使用Math.BigMul()方法计算，方法会返回long类型数据。

将对象作为其它类型操作（父类、实现的接口或原始类型等），可以使用as关键字，需要注意，如果对象不能正确转换为目标类型，代码就会产生异常。

Parse()和TryParse()方法。基本的数值类型、布尔类型和DateTime类型中都定义了这两个转换方法。如，int.Parse(s)方法会将字符串s的内容转换为int类型，转换成功返回int数据，如果转换不成功，代码就会产生异常。int.TryParse(s,out v)方法会将字符串s的内容转换为int类型，转换成功时，输出参数v返回转换结果，方法返回true，如果s的内容不能正确转换为int类型，则方法返回false，此时v的值是0。如果转换不成功，TryParse()方法的输出参数会返回目标类型的默认值，对于数值类型，输出参数返回的结果是0，bool类型返回的结果是false，DateTime类型返回的时点为0001年1月1日0时。

Convert类定义了一系列的转换方法，如ToInt32(v)方法就是将参数v转换为Int32类型，也就是C#中的int类型。ToInt32()方法有多个重载版本，可以将多种类型的数据转换为int类型，转换成功时，方法返回转换结果，如果参数不能正确转换为int类型，则会产生异常。对于基本的数据类型，Convert类中的方法名都使用了.NET Framework中的命名，如ToInt32()、ToInt64()、ToSingle()、ToDouble()、ToDecimal()、ToString()、ToDateTime()等方法，而且，它们都有多个重载版本。

本书代码库中，对于类型转换与相关操作也进行了一些封装，以int类型为例，当需要从其它类型转换为int类型时，会有很多不同的应用场景，如：

无论原数据是否能够成功转换为int类型，都必须有一个可以使用的int数据（如默认值0）。
需要将原数据转换为用于保存到数据库中的int类型数据，如果原数据不能转换为int数据，则返回DBNull.Value值，表示数据库中的没有数据（NULL）。
只判断原数据是否可以转换为int类型。

这是常见的三种数据转换相关操作，在tInt类中定义了目标类型为int的操作方法，如下面的代码（/app_code/common/base/tInt.cs）。

using System;

public static class tInt
{
    // 给出可用的int数据
    public static int GetValue(object obj,int defVal=0)
    {
        int re;
        if (obj != null && int.TryParse(obj.ToString(), out re))
            return re;
        else
            return defVal;
    }
    // 返回用于保存到数据库的数据
    public static object GetDbValue(object obj)
    {
        int re;
        if (obj != null && int.TryParse(obj.ToString(), out re))
            return re;
        else
            return DBNull.Value;
    }
    // 检查是否能转换为int类型
    public static bool Check(object obj)
    {
        int re;
        return obj != null && int.TryParse(obj.ToString(), out re);
    }
    //
}

tInt类中定义了三个方法，分别是：

GetValue(obj,defVal)方法，其中，参数obj定义为object类型，指定需要转换为int类型的数据；参数defVal定义为int类型，当obj不能正确转换为int类型时就返回defVal指定的数据，默认为0。方法返回类型为int。
GetDbValue(obj)方法，将参数obj转换为int类型，正确转换时返回int数据，否则返回DBNull.Value值。方法返回数据类型为object。
Check(obj)方法，参数obj可以成功转换为int类型时返回true，否则返回false。

除了tInt类，在/app_code/common/base目录中，对常用的数值类型都有相关定义，如tLng、tSng、tDbl、tDec类。

数据精度

在数值类型的处理过程中，还需要注意精度问题，如浮点数转换为整数类型、缩短小数位数等情况。

使用强制转换将浮点数转换为整数时，会直接丢弃浮点数的小数部分，只保留整数部分，如下面的代码。

using System;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        tWeb.WriteLine((int)1.9);
        tWeb.WriteLine((int)-1.9);
    }
}

执行代码会显示1和-1，并不会对小数部分进行舍入操作。

在Math类中提供了一些转换方法，可以指定不同的转换规则，如：

Round()方法，可以指定保留的小数位和舍入方式。
Floor()方法，保留小于或等于参数的最大整数。
Ceiling()方法，保留大于或等于参数的最小整数。

先来看Math.Round()方法的应用。方法中，参数一指定需要转换的浮点数（double或decimal类型），参数二指定保留的小数位数量，不指定时只返回整数部分；如下面的代码。

using System;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        tWeb.WriteLine(Math.Round(123.45));  // 123
        tWeb.WriteLine(Math.Round(123.45,1));  // 123.4
        tWeb.WriteLine(Math.Round(123.55, 1));  // 123.6
        tWeb.WriteLine(Math.Round(123.45000001, 1));  // 123.5
    }
}

请注意Math.Round()方法的默认舍入规则，可以简单总结为“四舍六入五取偶”。第一个输出，123.45只保留整数部分，由于第一位小数是4，所以直接舍去，转换结果为123。第二个输出中需要保留一位小数，而123.45正好位于123.4和123.5的中间值，会取最近的偶数123.4；同样的道理，第三个输出也会取最近偶数而显示为123.6。第四个输出中，舍去的部分大于中间值，所以会向前进位，输出结果为123.5。

Math.Floor()会返回小于或等于参数数据的最大整数，当参数为double类型时返回值也是double类型，当参数为decimal类型时返回值为decimal类型。下面的代码演示了Math.Floor()方法的应用。

using System;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        tWeb.WriteLine(Math.Floor(123.5));  // 123
        tWeb.WriteLine(Math.Floor(-123.5));  // -124
    }
}

Math.Ceiling()方法会返回大于或等于参数数据的最小整数，同样的，当参数为double类型时返回double类型，当参数为decimal类型时返回decimal类型。下面的代码演示了Math.Ceiling()方法的应用。

using System;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        tWeb.WriteLine(Math.Ceiling(123.5));  // 124
        tWeb.WriteLine(Math.Ceiling(-123.5));  // -123
    }
}

布尔类型

布尔类型，也称为逻辑类型，用于处理true和false值，一般用于表示“真/假”、“是/否”等类型的数据；在C#代码中，基本的布尔运算（逻辑运算）包括与运算（&&）、或运算（||）、取反运算（!）。

布尔运算通常用于条件的判断，如if语句结构、while语句结构等。在进行复杂的条件判断时，布尔运算的顺序很重要，按优先级高低分别是!、&&、||；如果条件的组合比较复杂，使用圆括号进行组织会是比较安全的方法。

软件开发中，界面、业务组件、数据库和各种数据源之间经常需要数据的交换，此时，常常需要在布尔类型和其它类型之间进行转换，如整数中的0转换为false，非0值转换为true。

本书代码库中，对一些常用的转换操作进行了封装，相关操作定义在tBool类中，如下面的代码（/app_code/common/base/tBool.cs）。

using System;

public static class tBool
{
    //
    public static bool GetValue(object obj)
    {
        if (obj == null) return false;
        string s = obj.ToString().ToLower();
        if (s == "" || s == "0" || s == "false" || s == "f" ||
            s == "no" || s == "n" || s == "off")
            return false;
        else
            return true;
    }
    // 数据库中只使用0和1值保存布尔值
    public static object GetDbValue(object obj)
    {
        return GetValue(obj) ? 1 : 0;
    }
    //
    public static int GetInt(this bool bl)
    {
        return bl ? 1 : 0;
    }
    //
}

tBool类中定义了三个方法，分别是：

GetValue(obj)方法，将obj转换为bool类型，请注意其中的自定义转换规则，可以根据实际需要修改。
GetDbValue(obj)方法，将obj转换为保存到数据库中的数据。这里约定在数据库中使用整数类型保存布尔数据，根据GetValue()方法中的转换规则，true值转换为1，false值转换为0，然后保存到数据库。
GetInt(bool)方法，将bool类型数据转换为整数，true转换为1，false值转换为0。

类型判断

System命名空间中的Type类用于处理类型，其中，可以使用Name属性获取类型的直接名称，对于基本的数据类型，会返回System命名空间中定义的类型名称，如int类型对应的就是Int32结构类型。

此外，如果数据保存到object类型的对象中，使用GetType()方法可以获取原始类型，并使用Type类型中的Name属性获取类型名称，如下面的代码会显示Int32。

using System;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        int x = 10;
        object obj = x;
        tWeb.WriteLine(obj.GetType().Name);
    }
}

下面的代码（/app_code/common/base/tType.cs）封装了tType类，其中的IsNumeric()方法判断参数的类型是否为数值类型。

using System;
public static class tType
{
    // 判断对象类型是否为数值型
    public static bool IsNumeric(object obj)
    {
        if (obj == null) return false;
        return IsNumeric(obj.GetType());
    }
    // 通过类型名称判断是否为数值类型
    public static bool IsNumeric(Type t)
    {
        if (t == null) return false;
        string name = t.Name;
        return name == "Int32" ||  name == "Int64" || name == "Double" || 
name == "Decimal" || name == "Single" || name == "UInt32" ||name == "UInt64" ||
            name == "Byte" || name == "SByte" || name == "Int16" || name == "UInt16";
    }
    //
}

下面的代码演示了tType.IsNumeric()方法的应用。

using System;

public partial class Test : System.Web.UI.Page
{
    protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        int x = 10;
        object obj = "abc";
        tWeb.WriteLine(tType.IsNumeric(x.GetType()));
        tWeb.WriteLine(tType.IsNumeric(obj));
    }
}

执行代码会显示True和False。

tMath类

System.Math类中已经封装了大量的数学计算资源，但也有一些常用的操作没有包含其中；本书代码库中，使用tMath类（/app_code/common/math/tMath.cs）封装自己需要的计算资源，如下面的代码。

using System;

public static class tMath
{
    // 根据度数返回弧度
    public static double Radian(double angle)
    {
        return angle / 180d * Math.PI;
    }
    // 根据弧度返回角度
    public static double Angle(double radian)
    {
        return radian / Math.PI * 180d;
    }
}

代码中定义了两个方法，分别是：

Radian()方法，将角度值转换为弧度。
Angle()方法，将弧度值转换为角度。

下面的代码演示了这两个方法的应用。

tWeb.WriteLine(tMath.Radian(180));
tWeb.WriteLine(tMath.Angle(Math.PI));

代码执行结果如图1。

图1

此外，Gcd()和Lcm()方法分别用于计算最大公约数和最小公倍数，如下面的代码。

// 最大公约数，自然数
public static ulong Gcd(ulong x,ulong y)
{
    if (y == 0) return x;
    ulong m = x % y;
    return Gcd(y, m);
}

// 最小公倍数
public static ulong Lcm(ulong x,ulong y)
{
    return x * y / Gcd(x, y);
}

代码中，Gcd()方法通过递归调用计算两个自然数的最大公约数，Lcm()方法则用于计算两个自然数的最小公倍数。此外，Gcd()和Lcm()方法还有uint类型数据计算的重载版本。

实际开发工作中，还可以根据需要扩展tMath类。

tRnd类

数据统计及软件开发中，随机数的相关应用是比较常见的，如验证码等。System.Random类可以创建随机整数和浮点数，在tRnd类中，我们会对常用的功能进行封装，代码封装在/app_code/common/tool/tRnd.cs文件，下面的代码是tRnd类的基本定义。

using System;
using System.Text;

public static class tRnd
{
    private static Random r = new Random();
    //
    public static int GetInt(int min, int max)
    {
        // 不包含max
        return r.Next(min, max);
    }
    //
    public static int GetInt()
    {
        return r.Next(0, 10);
    }
    // 其它代码…
}

tRnd类定义为静态类，其中，r定义为Random类的实例，并作为生成随机数的对象。代码中首先定义了两个GetInt()方法，其中，min参数指定最小值，max参数指定最大值（不包含此数），返回数值n的范围为min≤n＜max；不指定随机数范围时，会返回一位整数，即0到9的随机数。

接下来是产生随机字符和随机字符串的方法，如下面的代码。

// 返回一个小写字母
public static char GetLower()
{
    return (char)GetInt(97, 123);
}
// 返回一个大写字母
public static char GetUpper()
{
    return (char)GetInt(65, 91);
}
// 返回指定长度的字符串
public static string GetStr(int len = 8)
{
    StringBuilder sb = new StringBuilder(len);
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        if (GetInt(0, 2) == 0) sb.Append(GetInt());
        else sb.Append(GetLower());
    }
    return sb.ToString();
}

其中，GetLower()和GetUpper()方法分别返回一个小写和大写字母，GetStr()方法返回一个指定长度的随机字符串，这里只包含数字和小写字母。需要注意的是，如果需要使用唯一的字符串标识，应使用GUID，下一课会有相关讨论。

开发中，如果随机字符同时使用小写和大写字母，应注意某些字体的显示效果，小写l（L）和大写I（i）很接近，会造成用户不易识别。