盡管C#（事實上是基於.Net Framework的所有語言）自動處理了內存的分配和釋放的問題，並且引入了垃圾收集機制，有完善的數據類型管理能力。但是對於很多情況下，了解其深層的機制是非常有用的，能夠大大提高程序的效率。如今Phone7的發布，在移動設備和一些特殊應用上。聰明而又有技巧地處理內存管理和各種數據類型顯得非常有用，能夠更好得維護和開發程序。
1. Windows內存管理機制
各位要深入了解C#的內存管理機制，首先必須要先了解下Windows的內存管理系統。俺記得大學的時候開過一門課叫《操作系統原理》，大家別砸我，這門課俺烤得不好……hh, 關鍵是提一下內存管理系統，大家還記得塊映射和分頁映射不？CPU在高速緩存裡維護了一張表，放的是內存和磁盤上的數據塊的映射關系。具體我就不說了（書上弄了兩章來掰扯這個機制），反正就是把一個程序的內存空間分成很多塊，會有個算法把最近使用的內存塊寫入內存（RAM），內存塊還可以分，放進高速緩存（Cache），以便下次訪問能夠高速讀取。當然還涉及到寫的機制，有很多種方式，還有沖突處理，鎖什麼的，這些機制當年很令人抓狂哈，現在想想其實網站和程序的緩存機制不是就脫胎於這些算法嗎？只不過簡單了很多。在32位的系統下，一個程序的最大內存空間是4GB，這4GB就這麼在底層的操作系統下管理著，分成了很多段，頁和塊。這些內存塊裡放了些什麼東西呢？嗯，大家都知道的--數據和邏輯。邏輯就是你的代碼中的方法，表示計算，運行，處理；那數據就是要加工的對象了。在C++裡面分成簡單數據類型和指針數據類型。這個數據，包括變量，常量，對象實體。通常數據占據了一個程序絕大部分的內存空間。也是我們需要進行內存管理的部分。
2. C#數據類型
其實C#中的數據類型也是和C++一樣分兩種，分別是值類型和引用類型。
（1）值類型對應於C++的簡單數據類型，比如int，double，bool，值類型是.Net Framework的預定義類型，總共有13個，詳見下表： 類型 說明 注意
char 16位unicode字符
sbyte 8位有符號整型
short 16位有符號整型
int 32位有符號整型 數值默認變量類型
long 64位有符號整型 前綴：L
byte 8位無符號整型
ushort 16位無符號整型
unit 32位無符號整型 前綴：U
ulong 64位無符號整型 前綴：UL
float 32位單精浮點數 前綴：F
double 64位雙精浮點數 默認浮點數變量類型
decimal 128位高精度十進位數 會造成性能損失，前綴：M
bool bool值 true/false
*16進制數加前綴0x，如0x12ba；
還有一點必須指出，C#中的結構struct和C++不同，這是一個值類型，不能被繼承。struct派生於System.ValueType。
.Net的內置類型也叫CTS類型，值類型存儲的位置是內存空間的堆棧區（stack），《數據結構》裡的堆棧（先進後出）
view sourceprint?01 {
02 int p1;
03 int p2;
04 //code
05 {
06 int q1;
07 int q2;
08 //code
09 }
10 }
stack top 變量
700012-700015 p1
700008-700011 p2
700004-700007 q1
700000-700003 q2
stack bottom
可看到上圖所示，變量是外層括號先進棧，內層後進棧的順序。釋放時則反之。堆棧指針總是指向最後進棧的變量，同時保留指向下一個堆棧空位的指針。
這樣的結構會使得變量的讀取非常高效，只要移動指針就能獲得和釋放變量。缺點是不夠靈活，管理很大的數據結構效率不高。對於值類型，是不需要.net的垃圾回收機制的，本身就能很好地進行內存管理。
（2）引用類型對應另外一種C++的數據類型，指針類型。這就是說我們如果創建一個引用類型，那麼實際是在堆中分配了一塊內存空間。然後這個變量實際上是指向這個內存塊的指針，在C#中有兩種數據是作為引用類型的：第一類是CTS類型中的引用類型，有兩個：object和string； 第二類是C#中各種的類，必須從object繼承（包括自定義類和C#類庫）。廣義上講object類型加上string也對，因為所有C#（.Net Framwork）的類都是繼承於System.object這個基類的。
為什麼我們要把Object和String類型分開呢？這個是有原因的，string類型是個很特殊的引用類型。
view sourceprint?01 using System;
02
03 namespace StringTest
04 {
05 class StringExpress
06 {
07 public static void Main()
08 {
09 string s1 = "I am a string";
10 string s2 = s1;
11 Console.WriteLine(s1);
12 Console.WriteLine(s2);
13 s2 = "I am a new string";
14 Console.WriteLine(s1);
15 Console.WriteLine(s2);
16 }
17 }
18 }
既然是引用類型大家覺得通常情況下應該顯示什麼呢？因為變量只是個引用（指針），所以s1和s2應該是指向同一個內存區的，事實上，當運行
view sourceprint?1 string s2 = s1;
s1和s2的確是指向一樣的字符串變量的，前兩行輸出是：
I am a string
I am a string
大家猜猜後兩行會是什麼呢？結果是：
I am a string
I am a new string
這就是string類型的特殊之處了，當你給string賦一個新值時，將會創建新的對象而不會覆蓋原來的值，這實際上是應用了運算符重載，重新分配了引用對象。
Object類有很多應用和特點，會在以後的文章中討論。裝箱拆箱，還有一些對類基本方法也都是在Object中定義的。
3. 垃圾收集
垃圾回收是.Net中的一個非常重要的機制，事實上這個機制在很大程度上確保了.Net Framework的高性能。垃圾回收是一種對引用類型數據進行釋放的自動機制。在C++中這個是不存在的，所有的對象實體都要代碼明確得釋放，否則會一直占據內存空間。
我們知道引用類型，維護的是一個指針。這個指針本身實際上也是放在堆棧（Stack）中的，而指向的內存空間是在堆（heap）中。GC（垃圾收集）去釋放堆中的內存是根據引用指針來判斷地，如果堆中的一個內存塊已經沒有任何引用（引用變量已經超出范圍），那麼當一輪垃圾回收進行時，這塊內存會被釋放。事實上.Net的垃圾回收機制並不只是做了這些。通常堆中的數據，由於多次釋放和分配，會變得支離破碎。成為一塊塊的內存塊，這樣為分配新的內存空間造成麻煩。因為分配新的空間時需要遍歷整個堆空間，以確定一塊足夠創建對象實例的內存塊，並建立引用變量，同時維護堆的存儲記錄。這樣不但效率底下，而且會降低內存使用率。
GC在垃圾回收時會做兩個步驟，1.釋放內存空間。2.重新調整並壓縮堆區，使剩下的對象重新移動到堆的一個端部。盡管這樣做會造成一些額外的資源開銷，但是完成這個步驟後，實例化一個對象，以及查找訪問實例都會快很多，事實上提高了性能。這個第二步機制也是托管堆和未托管堆的主要區別。
垃圾收集的時機是由系統控制的，具體的算法微軟並沒有公布過。通常我們也可以自己在需要的時候調用垃圾回收機制，能夠顯式地執行System.GC.Collect()。但不推薦，因為這個過程事實上是比較消耗資源的，沒有自動收集效率高；對整個程序的執行效果來說，正常情況下還是使用系統的自動收集機制更好些。
下一篇文章將會詳細分析垃圾回收機制和C#的對象使用。
