黑馬程序員——1C#引用類型與值類型淺析

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1引言

        對值類型和引用類型理解，是理解C#語言基礎的重要主題之一。這裡會介紹一下內容：

• 1）值類型和引用類型的內存分配情況
• 2）什麼時候用值類型，什麼時候用引用類型。
• 3）裝箱與拆箱

 1.1值類型與引用類型內存分配

      值類型:值類型實例要麼分配在棧上，要麼分配在堆上(此時以類型的字段存在托管堆上)。值類型包括簡單類型、結構等。定義值類型用關鍵字Struct。(由於值類型均是密封的，意味著所有定義的值類型均繼承字ValueType,且不能派生，但是可以實現接口)，如果值類型實例分配在棧上，那麼方法調用退出後則銷毀；若位於GC堆上，則隨其所在對象消亡而消亡，主要由GC控制。由於值類型本身包含值,通常分配在棧上，訪問無需地址轉換，分配空間自動釋放，所以值類型的效率更高。

      Main(= = = Student(,, 
     
      
         
           
         
          
     
     
         
         
          {  _firtName+ Sex _sex= 
         
         {  
         
          Age { ;  
         
          
         
         
         
         
         
         Student( argFirstName,  argLastName, ==== 
     
      
         
 
         
 
         
 
         

值類型變量a,和引用類型變量stu所引用的實例內存概況如下圖

  1.2什麼時候用值類型，什麼時候用引用類型？

           引用類型有行為、有多態、有繼承。可以發現只要用到struct的場合，基本都可以用class替代。那麼為什麼還要有值類型呢？答案顯而易見是效率問題。我們知道引用類型分配在堆上，而堆上的每個對象都有額外的一些成員(同步索引塊，類型對象指針(指向類型對象的方法表))，這些都要初始化;另外從托管堆上分配一個對象，可能強制執行一次垃圾回收操作。由上可見軟件系統的所有類型全是引用類型，那麼引用程序的性能會顯著下降。而值類型通常分配在棧上，通常為較小的帶有數值含義的數據結構，訪問的時候不需要像訪問對象那樣通過引用類型變量查找，使用完也是自動釋放，這樣效率就會很高。

           通常定義類型的時候應該優先考慮值類型，因為它的效率更高。值類型一般在以下場合使用:

                1類型本身數據量較小，且主要用於存儲數據,表現出明顯的數值含義。

                2類型不需要從其他任何類型繼承(接口除外)，也不派生出任何其他類型

 相反，選用引用類型的時候會考慮其 1本身數據結構較大；2可能會擴展(即會派生)。目前個人知識有限，貌似也只能想到這兩點。

3裝箱與拆箱

              1概念：裝箱與拆箱，就是值類型與引用類型的轉換。裝箱就是值類型數據轉換為引用對象，可以將值類型視為對象來處理，通常轉換為Object類型的或者該值類型實現的任何接口引用類型；拆箱就是引用類型轉換為值類型，通常伴隨著從堆中復制對象的數據字段的操作。注：只有被裝過箱的對象才能被拆箱。

             2先看一段代碼

          {
            int x = 100;
            object o = x;//裝箱
            int y = (int) o;//拆箱
        }

            裝箱過程三步曲：

• 內存分配:  在托管堆中分配內存空間，內存大小為待裝箱值類型的大小加上其他額外的內存空間(主要為類型對象指針和同步索引塊)
• 實例拷貝：將值類型的字段值拷貝到新分配的內存中
• 引用返回：將托管堆中的對象地址返回給新的引用類型變量 （即例子中的對象o)

           拆箱過程兩部曲

•  實例檢查:檢查對象是否為null,檢查對象是否為給定值類型的裝箱值，不滿足檢查條件拋異常。
•  取數據字段地址:從實例中獲取數據字段的地址(本例中為o中存儲100至的地址）
•  值拷貝：根據獲取的數據字段地址將值拷貝到基於棧的值類型的實例中(本例中的y）

   總結：裝箱拆箱會帶來大量的性能損失，我們平時寫程序的時候應盡可能用FCL提供的重載方法或者泛型。如大家經常用的StringBuilder 用來拼接大量的字符串 比用"+"性能要高的多。 

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