如何使用 C# 中的整数和浮点数

项目
05/10/2023

本教程介绍 C# 中的数字类型。你将编写少量的代码，然后编译并运行这些代码。本教程包含一系列课程，介绍了 C# 中的数字和数学运算。这些课程介绍了 C# 语言的基础知识。

提示

若要在焦点模式下粘贴代码片段，应使用键盘快捷方式（Ctrl + v 或 cmd + v）。

先决条件

本教程要求安装一台虚拟机，以用于本地开发。请参阅设置本地环境，了解 .NET 的安装说明和应用程序开发概述。

如果不想设置本地环境，请参阅本教程的交互式浏览器版本。

探索整数数学运算

创建名为 numbers-quickstart 的目录。将它设为当前目录并运行以下命令：

dotnet new console -n NumbersInCSharp -o .

重要

适用于 .NET 6 的 C# 模板使用顶级语句。如果你已升级到 .NET 6，则应用程序可能与本文中的代码不匹配。有关详细信息，请参阅有关新 C# 模板生成顶级语句的文章

.NET 6 SDK 还为使用以下 SDK 的项目添加了一组隐式指令：

Microsoft.NET.Sdk
Microsoft.NET.Sdk.Web
Microsoft.NET.Sdk.Worker

这些隐式 global using 指令包含项目类型最常见的命名空间。

有关详细信息，请参阅隐式 using 指令一文

在常用编辑器中，打开 Program.cs，并将文件内容替换为以下代码：

int a = 18;
int b = 6;
int c = a + b;
Console.WriteLine(c);

通过在命令窗口中键入 dotnet run 运行此代码。

上面是基本的整数数学运算之一。 int 类型表示整数（零、正整数或负整数）。使用 + 符号执行加法运算。其他常见的整数数学运算包括：

-：减法运算
*：乘法运算
/：除法运算

首先，探索这些不同类型的运算。在写入 c 值的行之后添加以下行：

// subtraction
c = a - b;
Console.WriteLine(c);

// multiplication
c = a * b;
Console.WriteLine(c);

// division
c = a / b;
Console.WriteLine(c);

通过在命令窗口中键入 dotnet run 运行此代码。

如果愿意，还可以通过在同一行中编写多个数学运算来进行试验。例如，请尝试 c = a + b - 12 * 17;。允许混合使用变量和常数。

提示

在探索 C#（或任何编程语言）的过程中，可能会在编写代码时犯错。编译器会发现并报告这些错误。如果输出中包含错误消息，请仔细比对示例代码和你的窗口中的代码，看看哪些需要纠正。这样做有助于了解 C# 代码结构。

你已完成第一步。开始进入下一部分前，先将当前代码移到单独的方法中。方法是组合在一起并赋予名称的一系列语句。通过在方法名称后面编写 ()，可以调用一个方法。将代码组织为方法，可以更轻松地开始使用新示例。完成后，代码应如下所示：

WorkWithIntegers();

void WorkWithIntegers()
{
    int a = 18;
    int b = 6;
    int c = a + b;
    Console.WriteLine(c);


    // subtraction
    c = a - b;
    Console.WriteLine(c);

    // multiplication
    c = a * b;
    Console.WriteLine(c);

    // division
    c = a / b;
    Console.WriteLine(c);
}

行 WorkWithIntegers(); 调用方法。下面的代码声明方法并对其进行定义。

探索运算顺序

注释掉对 WorkingWithIntegers() 的调用。在本节中，它会在你工作时使输出变得不那么杂乱：

//WorkWithIntegers();

// 在 C# 中启动注释。注释是你想要保留在源代码中但不能作为代码执行的任何文本。编译器不会从注释中生成任何可执行代码。因为 WorkWithIntegers() 是一种方法，所以只需注释掉一行。

C# 语言使用与数学运算规则一致的规则，定义不同数学运算的优先级。乘法和除法的优先级高于加法和减法。通过在调用 WorkWithIntegers() 后添加以下代码并执行 dotnet run 来探索：

int a = 5;
int b = 4;
int c = 2;
int d = a + b * c;
Console.WriteLine(d);

输出结果表明，乘法先于加法执行。

可以在要优先执行的一个或多个运算前后添加括号，从而强制改变运算顺序。添加以下行并再次运行：

d = (a + b) * c;
Console.WriteLine(d);

通过组合多个不同的运算，进一步探索运算顺序。添加以下几行内容。重试 dotnet run。

d = (a + b) - 6 * c + (12 * 4) / 3 + 12;
Console.WriteLine(d);

可能已注意到，整数有一个非常有趣的行为。整数除法始终生成整数结果，即使预期结果有小数或分数部分也是如此。

如果还没有见过这种行为，请尝试运行以下代码：

int e = 7;
int f = 4;
int g = 3;
int h = (e + f) / g;
Console.WriteLine(h);

再次键入 dotnet run，看看结果如何。

继续之前，让我们获取你在本节编写的所有代码并放在新的方法中。调用新方法 OrderPrecedence。代码应如下所示：

// WorkWithIntegers();
OrderPrecedence();

void WorkWithIntegers()
{
    int a = 18;
    int b = 6;
    int c = a + b;
    Console.WriteLine(c);


    // subtraction
    c = a - b;
    Console.WriteLine(c);

    // multiplication
    c = a * b;
    Console.WriteLine(c);

    // division
    c = a / b;
    Console.WriteLine(c);
}

void OrderPrecedence()
{
    int a = 5;
    int b = 4;
    int c = 2;
    int d = a + b * c;
    Console.WriteLine(d);

    d = (a + b) * c;
    Console.WriteLine(d);

    d = (a + b) - 6 * c + (12 * 4) / 3 + 12;
    Console.WriteLine(d);

    int e = 7;
    int f = 4;
    int g = 3;
    int h = (e + f) / g;
    Console.WriteLine(h);
}

探索整数运算精度和限值

在上一个示例中，整数除法截断了结果。可以使用取模运算符（即字符）计算余数。对 OrderPrecedence() 进行方法调用之后，尝试添加以下代码：

int a = 7;
int b = 4;
int c = 3;
int d = (a + b) / c;
int e = (a + b) % c;
Console.WriteLine($"quotient: {d}");
Console.WriteLine($"remainder: {e}");

C# 整数类型不同于数学上的整数的另一点是，int 类型有最小限值和最大限值。添加以下代码以查看这些限制：

int max = int.MaxValue;
int min = int.MinValue;
Console.WriteLine($"The range of integers is {min} to {max}");

如果运算生成的值超过这些限值，则会出现下溢或溢出的情况。答案似乎是从一个限值覆盖到另一个限值的范围。添加以下两行以查看示例：

int what = max + 3;
Console.WriteLine($"An example of overflow: {what}");

可以看到，答案非常接近最小（负）整数。与 min + 2 相同。加法运算会让整数溢出允许的值。答案是一个非常大的负数，因为溢出从最大整数值覆盖回最小整数值。

如果 int 类型无法满足需求，还会用到限值和精度不同的其他数字类型。接下来，让我们来研究一下其他类型。在开始下一节内容之前，将你在本节编写的代码移到一个单独的方法中。将其命名为 TestLimits。

使用双精度类型

double 数字类型表示双精度浮点数。这些词可能是第一次听说。浮点数可用于表示数量级可能非常大或非常小的非整数。双精度是一个相对术语，描述用于存储值的二进制数位数。双精度数字的二进制数位数是单精度的两倍。在新式计算机上，使用双精度数字比使用单精度数字更为常见。单精度数字是使用关键字声明的。接下来，将探索双精度类型。添加以下代码并查看结果：

double a = 5;
double b = 4;
double c = 2;
double d = (a + b) / c;
Console.WriteLine(d);

可以看到，答案商包含小数部分。试试对双精度类型使用更复杂一点的表达式：

double e = 19;
double f = 23;
double g = 8;
double h = (e + f) / g;
Console.WriteLine(h);

双精度值的范围远大于整数值。在当前已编写的代码下方试运行以下代码：

double max = double.MaxValue;
double min = double.MinValue;
Console.WriteLine($"The range of double is {min} to {max}");

打印的这些值用科学记数法表示。 E 左侧为有效数字。右侧为是 10 的 n 次幂。与数学上的十进制数字一样，C# 中的双精度值可能会有四舍五入误差。试运行以下代码：

double third = 1.0 / 3.0;
Console.WriteLine(third);

你知道 0.3 重复有限次并不完全与 1/3 相同。

挑战

尝试使用 double 类型执行其他的大小数、乘法和除法运算。尝试执行更复杂的运算。花了一些时间应对挑战之后，获取已编写的代码并放在一个新方法中。将新方法命名为 WorkWithDoubles。

使用十进制类型

大家已学习了 C# 中的基本数字类型，即整数和双精度。还需要学习另一种类型，即 decimal 类型。 decimal 类型的范围较小，但精度高于 double。让我们来实际操作一下：

decimal min = decimal.MinValue;
decimal max = decimal.MaxValue;
Console.WriteLine($"The range of the decimal type is {min} to {max}");

可以看到，范围小于 double 类型。通过试运行以下代码，可以看到十进制类型的精度更高：

double a = 1.0;
double b = 3.0;
Console.WriteLine(a / b);

decimal c = 1.0M;
decimal d = 3.0M;
Console.WriteLine(c / d);

数字中的 M 后缀指明了常数应如何使用 decimal 类型。否则，编译器假定为 double 类型。

注意

字母 M 被选为 double 与 decimal 关键字之间最明显不同的字母。

可以看到，使用十进制类型执行数学运算时，十进制小数点右侧的数字更多。

挑战

至此，大家已了解不同的数字类型。请编写代码来计算圆面积（其中，半径为 2.50 厘米）。请注意，圆面积是用半径的平方乘以 PI 进行计算。小提示：.NET 包含 PI 常数 Math.PI，可用于相应的值计算。与 System.Math 命名空间中声明的所有常量一样，Math.PI 也是 double 值。因此，应使用 double（而不是 decimal）值来完成这项挑战。

你应获得 19 和 20 之间的答案。要查看你的答案，可以查看 GitHub 上的完成示例代码。

如果需要，可以试用一些其他公式。

已完成“C# 中的数字”快速入门教程。可以在自己的开发环境中继续学习分支和循环快速入门教程。

若要详细了解 C# 中的数字，可以参阅下面的文章：