1. 值類型和引用類型的區別?
2. 結構和類的區別?
3. delegate是引用類型還是值類型?enum、int[]和string呢?
4. 堆和棧的區別?
5. 什麼情況下會在堆(棧)上分配數據?它們有性能上的區別嗎?
6.“結構”對象可能分配在堆上嗎?什麼情況下會發生,有什麼需要注意的嗎?
7. 理解參數按值傳遞?以及按引用傳遞?
8. out
和 ref
的區別與相同點?
9. C#支持哪幾個預定義的值類型?C#支持哪些預定義的引用類型?
10. 有幾種方法可以判定值類型和引用類型?
11. 說說值類型和引用類型的生命周期?
12. 如果結構體中定義引用類型,對象在內存中是如何存儲的?例如下面結構體中的class類 User對象是存儲在棧上,還是堆上?
public struct MyStruct { public int Index; public User User;
萬變不離其宗,只要搞清楚值類型和引用類型的原理,上面所有題目就都迎刃而解了。
CLR支持兩只類型:引用類型和值類型。這是.NET語言的基礎和關鍵,他們從類型定義、實例創建、參數傳遞,到內存分配都有所不同。雖然看上去簡單,但真正理解其內涵的人卻好像並不多。
圖片引用
下圖清晰了展示了.NET中類型分類,值類型主要是一些簡單的、基礎的數據類型,引用類型主要用於更豐富的、復雜的、復合的數據類型。
值類型和引用類型最根源的區別就是其內存分配的差異,在這之前首先要理解CLR的內存中兩個重要的概念:
Stack 棧:線程棧,由操作系統管理,存放值類型、引用類型變量(就是引用對象在托管堆上的地址)。棧是基於線程的,也就是說一個線程會包含一個線程棧,線程棧中的值類型在對象作用域結束後會被清理,效率很高。
GC Heap托管堆:進程初始化後在進程地址空間上劃分的內存空間,存儲.NET運行過程中的對象,所有的引用類型都分配在托管堆上,托管堆上分配的對象是由GC來管理和釋放的。托管堆是基於進程的,當然托管堆內部還有其他更為復雜的結構,有興趣的可以深入了解。
結合下圖理解,變量a及其值3都是存儲在棧上面。變量b在棧上存儲,其值指向字符串“123”的托管堆對象地址(字符串是引用類型,字符串對象是存儲在托管堆上面。字符串是一個特殊的引用類型,後面文章會專門探討)”
值類型一直都存儲在棧上面嗎?所有的引用類型都存儲在托管堆上面嗎?
1.單獨的值類型變量,如局部值類型變量都是存儲在棧上面的;
2.當值類型是自定義class的一個字段、屬性時,它隨引用類型存儲在托管堆上,此時她是引用類型的一部分;
4.所有的引用類型肯定都是存放在托管堆上的。
5.還有一種情況,同上面題目12,結構體(值類型)中定義引用類型字段,結構體是存儲在棧上,其引用變量字段只存儲內存地址,指向堆中的引用實例。將值類型的變量賦值給另一個變量(或者作為參數傳遞),會執行一次值復制。將引用類型的變量賦值給另一個引用類型的變量,它復制的值是引用對象的內存地址,因此賦值後就會多個變量指向同一個引用對象實例。理解這一點非常重要,下面代碼測試驗證一下:
int v1 = 0; int v2 = v1; v2 = 100; Console.WriteLine("v1=" + v1); //輸出:v1=0 Console.WriteLine("v2=" + v2); //輸出:v2=100 User u1=new User(); u1.Age = 0; User u2 = u1; u2.Age = 100; Console.WriteLine("u1.Age=" + u1.Age); //輸出:u1.Age=100 Console.WriteLine("u2.Age=" + u2.Age); //輸出:u2.Age=100,因為u1/u2指向同一個對象
當把對象作為參數傳遞的時候,效果同上面一樣,他們都稱為按值傳遞,但因為值類型和引用類型的區別,導致其產生的效果也不同。
private void DoTest(int a) { a *= 2; } private void DoUserTest(User user) { user.Age *= 2; } [NUnit.Framework.Test] public void DoParaTest() { int a = 10; DoTest(a); Console.WriteLine("a=" + a); //輸出:a=10 User user = new User(); user.Age = 10; DoUserTest(user); Console.WriteLine("user.Age=" + user.Age); //輸出:user.Age=20 }
上面的代碼示例,兩個方法的參數,都是按值傳遞
按引用傳遞的兩個主要關鍵字:out
和 ref
不管值類型還是引用類型,按引用傳遞的效果是一樣的,都不傳遞值副本,而是引用的引用(類似c++的指針的指針)。out
和 ref
告訴編譯器方法傳遞額是參數地址,而不是參數本身,理解這一點很重要。
代碼簡單測試一下,如果換成out效果是相同的
private void DoTest( ref int a) { a *= 2; } private void DoUserTest(ref User user) { user.Age *= 2; } [NUnit.Framework.Test] public void DoParaTest() { int a = 10; DoTest(ref a); Console.WriteLine("a=" + a); //輸出:a=20 ,a的值改變了 User user = new User(); user.Age = 10; DoUserTest(ref user); Console.WriteLine("user.Age=" + user.Age); //輸出:user.Age=20 }
out
和 ref
的主要異同:
out
和 ref
都指示編譯器傳遞參數地址,在行為上是相同的;out
和 ref
不可以重載,就是不能定義Method(ref int a)和Method(out int a)這樣的重載,從編譯角度看,二者的實質是相同的,只是使用時有區別;值類型包括簡單類型、結構體類型和枚舉類型,引用類型包括自定義類、數組、接口、委托等。
結構體是值類型,類是引用類型,主要區別如題1。其他的區別:
enum枚舉是值類型,其他都是引用類型。
線程堆棧:簡稱棧 Stack 托管堆: 簡稱堆 Heap
結構是值類型,有兩種情況會分配在對上面:
out
和 ref
的區別與相同點?out
和 ref
都指示編譯器傳遞參數地址,在行為上是相同的;out
和 ref
不可以重載,就是不能定義Method(ref int a)和Method(out int a)這樣的重載,從編譯角度看,二者的實質是相同的,只是使用時有區別;值類型:整數、浮點數、字符、bool和decimal
引用類型:Object,String
簡單來說,繼承自System.ValueType的是值類型,反之是引用類型。
值類型在作用域結束後釋放。
引用類型由GC垃圾回收期回收。這個答案可能太簡單了,更詳細的答案在後面的文章會說到。
public struct MyStruct { public int Index; public User User; }
MyStruct存儲在棧中,其字段User的實例存儲在堆中,MyStruct.User字段存儲指向User對象的內存地址。
版權所有,文章來源:http://hovertree.com
個人能力有限,本文內容僅供學習、探討,歡迎指正、交流。
Value type and Reference type Explained
C# 值類型與引用類型 (上)
書籍:CLR via C#
書籍:你必須知道的.NET