C#中值類型和引用類型

http://www.cnblogs.com/123clb/archive/2011/03/03/1969712.html

概念：

1.值類型：數據存儲在內存的堆棧中，從堆棧中可以快速地訪問這些數據，因此，值類型表示實際的數據。

2.引用類型：表示指向存儲在內存堆中的數據的指針或引用（包括類、接口、數組和字符串）。

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C#中定義的值類型包括原類型（Sbyte、Byte、Short、Ushort、Int、Uint、Long、Ulong、Char、Float、Double、Bool、Decimal）、枚舉(enum)、結構(struct）

引用類型包括：類、數組、接口、委托、字符串等。?

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區別：

基本區別在于它們在內存中的存儲方式。值類型只將值存放在內存中，這些值類型都存儲在堆棧中。原始數據類型（如bool和int）都屬于此類型。而引用類型的內存單元中只存放內存堆中對象的地址，而對象本身放在內存堆中。如果引用的值類型的值是null，則表示未引用任何對象。

堆和堆棧區別：

堆和堆棧是兩個不同的概念，在內存中的存儲位置也不相同，

堆一般用于存儲可變長度的數據，如字符串類型;

堆棧則用于存儲固定長度的數據，如整型類型的數據int(每個int變量占用四個字節)。由數據存儲的位置可以得知，當把一個值變量賦給另一個值變量時，會在堆棧中保存兩個完全相同的值;而把一個引用變量賦給另一個引用變量，則會在堆棧中保存對同一個堆位置的兩個引用，即在堆棧中保存的是同一個堆的地址。在進行數據操作時，對于值類型，由于每個變量都有自己的值，因此對一個變量的操作不會影響到其它變量;對于引用類型的變量，對一個變量的數據進行操作就是對這個變量在堆中的數據進行操作，如果兩個引用類型的變量引用同一個對象，實際含義就是它們在堆棧中保存的堆的地址相同，因此對一個變量的操作就會影響到引用同一個對象的另一個變量。

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為了更好地說明兩種類型之間的區別，借用如下的表格來說明。

?	值類型	引用類型
內存分配地點	分配在棧中	分配在堆中
效率	效率高，不需要地址轉換	效率低，需要進行地址轉換
內存回收	使用完后，立即回收	使用完后，不是立即回收，等待GC回收
賦值操作	進行復制，創建一個同值新對象	只是對原有對象的引用
函數參數與返回值	是對象的復制	是原有對象的引用，并不產生新的對象
類型擴展	不易擴展	容易擴展，方便與類型擴展

注：GC（Garbage Collector，垃圾回收器）是一種自動回收內存的機制，釋放已經不再使用的對象的內存空間。

在.NET平臺中，我們的托管代碼一般都不再關心內存的管理，一切都有CLR（Common language Runtime）去幫我們完成了。當我們開辟內存空間用來創建對象時，使用new關鍵字，這時CLR會分配一塊內存存放對象，大部分時候，我們都不用自己去釋放內存空間，而是由CLR在某個適當的時候幫我們釋放掉?！?/span>

　　為什么要GC？?

　　1.創建新對象開辟內存空間，在使用完后需要釋放內存，提高性能

　　2.避免開發人員直接操作內存，提高安全性

　　GC(回收)過程?

　　我們運行.NET程序后，OS Loader首先識別出IL(中間語言)，然后會加載CLR的核心庫，進行一系列的必要處理后，CLR來到我們編寫的代碼入口處執行。

　　當我們的在代碼中使用new操作符創建class時，CLR便在叫作GC堆（GC Heap）的內存區域上分配一塊內存存放我們的對象，若對象的Size超過85K字節時，考慮到性能原因，將對象創建在LOH（Large Object Heap）上而不是GC堆上【注1】，若我們在class中定義了析構函數來釋放非托管資源【注2】，則CLR會在一個叫做終結器隊列(Finalizer Queue)的地方添加一個指向該class的項。

　　我們的程序在運行的過程，在某個時候需要進行垃圾回收了【注3】，首先GC會暫時掛起所有線程，然后確定對象引用的roots【注4】，并根據引用關系創建出由roots出發可以達到的對象形成的對象圖，這些對象暫時還在使用，而那些已創建的卻不在對象圖中的對象則是不可達到的，也就是垃圾了，屬于要回收的對象。隨后將仍然使用的對象移動到存活期更久的區域【注5】，更改區域指針以回收對象，壓縮內存去除內存空隙，并修復對移動的仍存活對象的引用指針，對于有析構函數的對象，則第一次回收時不會回收，而是將其在終結器隊列中移除，并添加到另一個標為準備終止的對象列表中，另一個GC線程會調用此列表指向的對象的Finalize()，回收非托管資源，然后將項從列表中移除，下一次的GC才會真正回收掉該對象。

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　　注1：對象創建在Heap上的細節

　　1): 為了更高效的進行GC，.NET將GC堆分成了3個代，Gen0，Gen1和Gen2。

　　2): 這3個代只是邏輯上的劃分，在內存中，他們的地址是連續的。

　　3): Gen0和Gen1之和的大小大約是16M（workstation GC模式下）和64M（server GC模式下）。

　　4): 新創建對象Size小于85k位于Gen0上，大于85K的則創建在LOH上。

??????注2：定義析構函數釋放非托管資源

　　Finalize方法是用來釋放對象中使用的非托管資源，他是作為Dispose()方法的一種安全防護措施，即代碼中沒有顯示的調用Dispose()來釋放非托管資源時，GC時調用Finalize方法來釋放，Finalize方法中并不直接釋放非托管資源，而是調用Dispose(false)來釋放。自.NET2.0起，C#中不能直接override Finalize方法，是通過析構函數來實現，析構函數在IL中會被解釋為：

protected?override?void?Finalize()
{
????try
????{
????????//執行自定義資源清理操作
????}
????finally
????{
????????base.Finalize();
????}
}

　　默認情況下，一個類是沒有析構函數的，那么在GC時是不會調用其Finalize()方法的。

　　注3：GC發生的時機

　　1）當Gen0的內存使用達到一個閾值時，將引發Gen0的GC，同理Gen1達到時，會Gen0和Gen1同時GC，若Gen2達到時，則會引發Full GC

　　2）Windows報告內存不足時

　　3）調用GC.Collect時

　　4）其他情況：CLR卸載AppDimain，物理內存不足等?

?　　注4：確定對象引用根

　　對象的引用根主要來自于：FInalize Queue，CPU寄存器中的對象指針，全局對象、靜態變量、局部對象、函數調用參數等。

　　注5： GC時對象的轉移

　　1）Gen0 GC時，會將Gen0中存活的對象整體移動到Gen1中，然后壓縮Gen1，使Gen1中的內存連續，同理Gen1中移動到Gen2。

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　　2）Gen2 GC時，此時發生的GC也稱為Full GC，會回收整個Heap上的對象，Gen2上的對象將不再移動，而是壓縮內存空間。

　　3）LOH中的對象在Full GC時被回收，但其內存不會被壓縮，而是使用一個空閑列表free list記錄LOH中的空閑空間，對釋放出來的空間進行管理。

　　4）若對象是pinned object，則此對象不能被移動， 會造成內存碎片。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C#中值类型和引用类型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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