C# 值类型和引用类型

Posted 2020-07-26 Joye.Net

一、基本概念

C#只有两种数据类型：值类型和引用类型

值类型在线程栈分配空间，引用类型在托管堆分配空间

值类型转为引用类型称成为装箱，引用类型转为值类型称为拆箱

以下是值类型和引用类型对照表

从上图可以简单看出：string，Object，数组，class是引用类型，简单类型，枚举，结构是值类型。

二、代码展示

定义一个类和结构调用赋值

内存分配情况如下图：

从这张图可以看出，class实例化出来的对象，指向了内存堆中分配的空间；truct实例化出来的对象，是在内存栈中分配。

修改代码如下：

内存分配情况：

由上图可以知：

object obj=”abc”;  
string i=(string)obj;  

值类型和引用类型储的位置不一样
如果是引用类型，当两个对象指向同一个地方，修改某一个的时候，其它对象的值会发生改变

注意点：

1、值类型变量做为局部变量时，该实例将被创建在堆栈上；而如果值类型变量作为类型的成员变量时，它将作为类型实例数据的一部分，同该类型的其他字段都保存在托管堆上。

2、引用类型变量数据保存在托管堆上，但是根据实例的大小有所区别：当实例的大小小于85000Byte时实例将创建在GC堆上；当实例大小>=85000byte时，则该实例创建在LOH（Large Object Heap）堆上。

using System;

namespace ConsoleApplication2
{
    //引用类型（因为‘class’）
    public class SomeRef
    {
        public int x { get; set; }
    }
    //值类型（因为‘struct’）
    public struct SomeVal
    {
        public int x{ get; set; }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            SomeRef r1=new SomeRef();  //在堆上分配
            SomeVal v1 = new SomeVal();//在栈上分配
            r1.x = 5;       //提领指针
            v1.x = 5;       //在栈上修改
            Console.WriteLine(r1.x); //显示5  
            Console.WriteLine(v1.x); //显示5

            SomeRef r2 =r1;  //只复制引用（指针）
            SomeVal v2 =v1;  //在栈上分配并赋值成员
            r1.x = 8;       //r1.x和r2.x都会修改
            v1.x = 8;       //v1.x会更改，v2.x不会

            Console.WriteLine(r1.x); //显示8  
            Console.WriteLine(r2.x); //显示8  
            Console.WriteLine(v1.x); //显示8
            Console.WriteLine(v2.x); //显示5

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

图片上的代码

 栈stack（先进后出）是编译期间就分配好的内存空间，因此你的代码中必须就栈的大小有明确的定义；

 堆heap（队列优先,先进先出）是程序运行期间动态分配的内存空间，你可以根据程序的运行情况确定要分配的堆内存的大小。

二、值类型装箱、拆箱

1、装箱：就是将值类型的数据打包到引用类型的实例中（ 比如将int类型的值1赋给object对象obj）

int  i=1;  
object obj=(object)i;  

 装箱时到底发生的事情：

1）、在托管堆中分配内存。分配的内存量是值类型各字段所需的内存量，还要加上托管堆所有对象都有的两个额外成员（类型对象指针和同步块索引）所需的内存量

2）、值类型的字段复制到新分配的堆内存

3）、返回对象地址，现在该地址是对象引用；值类型成了引用类型

2、拆箱：就是从引用数据中提取值类型（比如将object对象obj的值赋给int类型的变量i）

object obj=”1”;  
int i=(int)obj;  

拆箱不是装箱过程倒过来，拆箱的代价要比装箱低的多，拆箱是获取指针的过程，该指针指向包含在一个对象中的原始值类型。

拆箱后将堆中的字段包含的值复制栈的值类型实例中。

3、值类型变为引用类型不一定要装箱，例如：

string str = "joye.net" + 26;   //需要将26装箱为string类型
string str1 = "joye.net" + 26.ToString(); //tostring后不需要装箱

感兴趣的可以用IL看一下。

三、参考资料

　　《深入理解C#》第二版

　　《CLR VIA C#》第四版

　　《C# 高级编程》第四版

　　还有很多网络上的文章，就不一一例举了