C# 基础 (1) 值类型和引用类型

1.值类型(ValueType)

值类型包括:数值类型,结构体,bool型,用户定义的结构体,枚举,可空类型。
值类型的变量直接存储数据,分配在托管栈中。变量会在创建它们的方法返回时自动释放,例如在一个方法中声明Char型的变量name=’C’,当实例化它的方法结束时,name变量在栈上占用的内存就会自动释放
C#的所有值类型均隐式派生自System.ValueType。

结构体:struct(直接派生于System.ValueType)。
数值类型:整型,sbyte(System.SByte的别 名),short(System.Int16),int(System.Int32),long(System.Int64),byte(System.Byte),ushort(System.UInt16),uint(System.UInt32),ulong(System.UInt64),char(System.Char)。
浮点型:float(System.Single),double(System.Double)。
财务计算的高精度decimal型:decimal(System.Decimal)。
bool型:bool(System.Boolean的别名)。
用户定义的结构体(派生于System.ValueType)。
枚举:enum(派生于System.Enum)。

可空类型(派生于System.Nullable泛型结构体,T?实际上是System.Nullable的别名

2.引用类型(ReferenceType)

引用类型包括:数组,用户定义的类、接口、委托,object,字符串,null类型,类。

引用类型的变量持有的是数据的引用,数据存储在数据堆,分配在托管堆中,变量并不会在创建它们的方法结束时释放内存,它们所占用的内存会被CLR中的GC(垃圾回收机制)释放。

数组(派生于System.Array)
用户需定义以下类型:
类:class(派生于System.Object);
接口:interface(接口不是一个“东西”,所以不存在派生于何处的问题。接口只是表示一种contract约定[contract])。
委托:delegate(派生于System.Delegate)。
object(System.Object的别名);
字符串:string(System.String的别名)。

3.值类型与引用类型区别:

比较项 值类型 引用类型
存储方式 直接存储数据本身 存储的是数据的引用,数据存储在数据堆中
内存分配 分配在栈中的 分配在堆中
效率 效率高,不需要地址转换 效率较低,需要进行地址转换
内存回收 使用完后立即回收 使用完后不立即回收,而是交给GC处理回收
赋值操作 创建一个新对象 创建一个引用
类型扩展 不易扩展,所有值类型都是密封(seal)的,
所以无法派生出新的值类型
具有多态的特性方便扩展
实例分配 通常是在线程栈上分配的(静态分配),
但是在某些情形下可以存储在堆中
总是在进程堆中分配(动态分配)

值类型和引用类型树形结构:
这里写图片描述

注:给参数加了ref(out)后,参数是引用传递,这时候传递的是栈地址(指针,引用),否则就是正常的值传递—栈原始数据的拷贝。

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4.内存分配

1)值类型变量声明后,不管是否已经赋值,编译器为其分配内存。
2)引用类型当声明一个类时,只在栈中分配一小片内存用于容纳一个地址,而此时并没有为其分配堆上的内存空间。当使用 new 创建一个类的实例时,分配堆上的空间,并把堆上空间的地址保存到栈上分配的小片空间中。
这里写图片描述
3)值类型的实例通常是在线程栈上分配的(静态分配),但是在某些情形下可以存储在堆中。
4)引用类型的对象总是在进程堆中分配(动态分配)。
5)值类型的实例经常会存储在栈上的。但是也有特殊情况。如果某个类的实例有个值类型的字段,那么实际上该字段会和类实例保存在同一个地方,即堆中。不过引用类型的对象总是存储在堆中。如果一个结构的字段是引用类型,那么只有引用本身是和结构实例存储在一起的(在栈或堆上,视情况而定)。
6)引用类型在栈中存储一个引用,其实际的存储位置位于托管堆。简称引用类型部署在托管推上。值类型总是分配在它声明的地方:作为字段时,跟随其所属的变量(实例)存储;作为局部变量时,存储在栈上。值类型在内存管理方面具有更好的效率,并且不支持多态,适合用做存储数据的载体;引用类型支持多态,适合用于定义应用程序的行为。
7)我们在给引用类型的变量赋值的时候,其实只是赋值了对象的引用;而给值类型变量赋值的时候是创建了一个副本(副本不明白?说通俗点,就是克隆了一个变量)。
文字不够形象?我们上代码看看
这里写图片描述

注:
**堆栈(stack)是一种后进先出的数据结构。在内存中,变量会被分配在堆栈上来进行操作。
堆(heap)是用于为类型实例(对象)分配空间的内存区域,在堆上创建一个对象,会将对象的地址传给堆栈上的变量(反过来叫变量指向此对象,或者变量引用此对象)。**

5.装箱和拆箱

1)装箱就是将一个值类型转换成等值的引用类型

在堆上为新生成的对象(该对象包含数据,对象本身没有名称)分配内存。

将堆栈上值类型变量的值拷贝到堆上的对象中。

将堆上创建的对象的地址返回给引用类型变量(从程序员角度看,这个变量的名称就好像堆上对象的名称一样)。

2)拆箱就是将一个引用类型转换成等值的值类型

将引用类型变量堆上的值拷贝到栈上面。

总结

值类型和引用类型理解透彻后,我们知道C#里面是值传递,但是有些变量是引用类型的,在传递和拷贝时需要特别注意。方法传递参数时加上ref(out),为引用传递参数。

值传递仅仅传递的是值,不影响原始值。
引用传递,传递的是内存地址,修改后会改变内存地址对应储存的值。

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