结构总是堆栈分配还是有时堆分配？

Posted 2023-03-16

【中文标题】结构总是堆栈分配还是有时堆分配？

【英文标题】：Are Structs always stack allocated or sometimes heap allocated?

【发布时间】：2019-10-25 16:21:54

【问题描述】：

我的印象是，在 C# 中，结构元素是在堆栈上分配的，因此在从创建它们的方法返回时会消失。但是如果我将结构值放在一个列表中并返回它会发生什么？元素幸存下来。 结构实例有时会分配在堆上吗？

internal struct Stru

  public int i;


internal class StruTry

  public List<Stru> Get(int max)
  
    var l = new List<Stru>();
    for (int i = 0; i < max; i++)
      l.Add(new Stru i=i);

    return l;
  

代码打印0、1、2

[Test]
public void T()

  var ll = new StruTry().Get(3);
  foreach (var stru in ll)
    Console.WriteLine("* "+ stru.i);

【参考方案1】：

首先，阅读 Eric Lippert 在The Stack is an Implementation Detail 上的这篇文章。关注The Truth about Value Types。 至于你的具体问题

结构实例有时会分配在堆上吗？

是的，它们有时分配在堆上。有很多关于何时可以在堆上分配它们的示例。如果它们被装箱，或者它们是类中的字段，或者它们是数组的元素，或者它们是已经关闭的值类型变量的值，等等。

但是如果我将结构值放在一个列表中并返回它会发生什么？元素幸存下来。

您正在以正确的方式考虑这一点，这是可能分配值类型的重点之一。有关更多详细信息，请参阅我提到的关于值类型的真相的第二篇文章。但请记住堆栈是一个实现细节。关键是你真的不需要关心这些东西。您应该关注值类型和引用类型之间的语义差异。

【讨论】：

最后一点是只关心“我是按值传递还是按引用传递”而不是“我的对象是在堆栈还是堆上”——这对我来说很困难，因为我主要用 C++ 编程.我认为任何 C/C++ 程序员都会考虑对象所在的位置。在 C/C++ 中，结构（和 C++ 中的类）可以存在于任一位置，具体取决于它们的声明方式。似乎任何 C/C++ 程序员在 C# 中工作的主要事情就是打破这种习惯，永远不要考虑对象的位置。

@jason 像 struct sockaddr 这样的通用结构怎么样，如何在不知道其正确大小的情况下进行堆栈分配（因为根据定义，这个通用结构比 IPv6 结构 sockaddr_in6 小）

@jason 这是什么意思“如果它们是已经关闭的值类型变量的值”？

@Pingpong 检查closure

【参考方案2】：

结构类似于ints。如果你有一个本地的int，它通常会在堆栈上，如果你有一个ints 的列表，它们直接存储在列表的内部数组中，即在堆上。结构的行为方式相同。

【讨论】：

甜蜜。我在要定义的结构中有一个数组，并且非常担心该结构中的值会占用堆栈。很高兴听到数组不会吞噬结构。堆有（看似）无限的空间！！！

【参考方案3】：

所有类型有时可以在堆上分配。除此之外，堆/堆栈是 CLR 的实现细节，而不是 C# 规范，所以你不应该依赖这些东西。请参阅 here 了解有关此主题的优秀博文。

【参考方案4】：

据我所知……

值类型的位置取决于它们的声明位置。方法变量被分配，存储在堆栈中，并在堆栈帧中的方法执行后被删除。声明为引用类型一部分的值类型存储在封闭类型结构内的堆中。

如果我错了，请告诉我！

【讨论】：

如果“方法变量”是指局部变量，那么您的说法并不完全准确。例如，如果局部变量在 lambda 表达式中被封闭，它将被提升为编译定义类的成员，并像类的其他字段一样在堆上分配。关键是这样的局部变量可能比定义方法的寿命更长，因此需要从堆栈中分配出去。

【参考方案5】：

但是如果我将结构值放在一个列表中并返回它会发生什么？元素得以幸存。

从技术上讲，添加到“列表”的值不是相同的值，它们是基于值的副本。例如，如果您修改了原始文件，这些更改将不会被带到列表中的副本。此外，“列表”返回指定索引处的值的副本。这意味着如果结构是可变的并且您修改了从“列表”返回的值，那么List<t> 中的值将保持不变。数组不是这种情况，因为数组索引提供了对实际变量的访问。

【参考方案6】：

结构类型的存储位置（变量、字段、参数、数组槽等）在其中保存结构的公共和私有字段。如果该存储位置在堆栈上，则结构的字段将在堆栈上。如果它在另一个类或结构中，则结构的字段将被存储作为其他类或结构实例的一部分。

类类型的存储位置持有一个对完整类对象的引用，该对象始终要么（1）存储在与持有引用的存储位置完全分开的某个地方，要么（2）该存储位置是一个字段的类对象。