六个重要的 .NET 概念：堆栈、堆、值类型、引用类型、装箱和拆箱

Shivprasad koirala

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2010年4月27日

CPOL

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堆栈、堆、值类型、引用类型、装箱和拆箱简介

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引言

本文将解释六个重要的概念：堆栈、堆、值类型、引用类型、装箱和拆箱。本文首先解释声明变量时内部发生了什么，然后继续解释两个重要的概念：堆栈和堆。接着，文章讨论了引用类型和值类型，并澄清了它们的一些重要基本原理。

文章最后通过示例代码演示了装箱和拆箱如何影响性能。

图片来源：http://michaelbungartz.wordpress.com/

声明变量时内部发生了什么？

在 .NET 应用程序中声明变量时，它会在 RAM 中分配一块内存。这块内存包含三样东西：变量的名称、变量的数据类型和变量的值。

这是关于内存中发生情况的简单解释，但根据数据类型，你的变量会被分配相应类型的内存。有两种类型的内存分配：堆栈内存和堆内存。在接下来的章节中，我们将尝试更详细地理解这两种内存类型。

堆栈和堆

为了理解堆栈和堆，让我们了解下面的代码内部实际上发生了什么。

public void Method1()
{
    // Line 1
    int i=4;

    // Line 2
    int y=2;

    //Line 3
    class1 cls1 = new class1();
}

这是一段三行代码，让我们逐行了解事情在内部是如何执行的。

内存分配和解除分配使用 LIFO（后进先出）逻辑完成。换句话说，内存只在内存的一端（即堆栈的顶部）进行分配和解除分配。

第 1 行：当这一行执行时，编译器会在堆栈中分配少量内存。堆栈负责跟踪应用程序中所需的运行内存。
第 2 行：现在执行进入下一步。正如“堆栈”这个名称所暗示的，它将这块内存分配堆叠在第一块内存分配之上。你可以把堆栈想象成一系列相互堆叠的隔间或盒子。
第 3 行：在第 3 行，我们创建了一个对象。当这一行执行时，它会在堆栈上创建一个指针，而实际的对象则存储在一种不同类型的内存位置，称为“堆”。“堆”不跟踪运行内存，它只是一堆对象，可以随时访问。堆用于动态内存分配。

这里还需要注意一个重要点，引用指针是在堆栈上分配的。语句 `Class1 cls1;` 不会为 `Class1` 的实例分配内存，它只分配一个堆栈变量 `cls1`（并将其设置为 `null`）。当它遇到 `new` 关键字时，它才在“堆”上分配。

退出方法（有趣的部分）：现在，执行控制最终开始退出方法。当它通过结束控制时，它会清除所有在堆栈上分配的内存变量。换句话说，所有与 `int` 数据类型相关的变量都以“LIFO”方式从堆栈中解除分配。

大问题——它没有解除分配堆内存。这部分内存稍后将由垃圾回收器解除分配。

现在，我们的许多开发者朋友一定在想，为什么要两种类型的内存，我们难道不能只在一种内存类型上分配所有东西就搞定了吗？

如果你仔细观察，基本数据类型不复杂，它们只存储单个值，如“`int i = 0`”。对象数据类型是复杂的，它们引用其他对象或其他基本数据类型。换句话说，它们持有对其他多个值的引用，并且每个值都必须存储在内存中。对象类型需要动态内存，而基本类型需要静态内存。如果需要动态内存，它会在堆上分配，否则它会在堆栈上分配。