實值型別、參考型別在堆棧、託管堆中分配

C#中物件類型主要有兩種——參考型別（重量級對象）和實值型別（輕量級對象）。

　　參考型別總是在堆中分配（除非使用 stackalloc 關鍵字），並給予一個額外的間接層；也即，它們需要通過對其儲存位置的引用來訪問。既然這些類型不能直接存取， 某個參考型別的變數總是儲存實際對象的引用（或 null ) 而不是對象本身。假設參考型別在堆中分配，運行時必須確保每個分配請求被正確執行。考慮下面代碼，它執行一次成功的分配：

Matrix m = new Matrix(100, 100);

　　其幕後執行是：CLR記憶體管理器收到分配請求，它會計算儲存該對象包括頭部和類變數所需的記憶體數量。然後記憶體管理器檢查堆中可用空閑空間，以確認是否有足夠空間供這次分配。如果有，對象 所需空間會被成功分配並且對其儲存地址的引用也會被返回。如果沒有足夠空間儲存物件，垃圾收集器將被啟動去釋放一些空間並進行堆緊縮操作。

　　如果執行成功，為了保持後續的垃圾收集操作，記憶體管理器將對象寫入記憶體前還必須採取另一個重要步驟。這一步驟涉及產生一塊稱作寫屏障（write barrier）的代碼（垃圾收集器的實現細節超出本文範圍）。相反地，每當有對象被寫入記憶體或 者當對象在記憶體中產生對另一個對象的引用（例如原先存在對象指向新建立對象），運行時便產生寫屏障。垃圾收集器功能實現的許多複雜性之一是要記住這些對象的存在 可寫性，因而在收集過程中它們不會被誤收集，雖然它們是被毫不相關的另一個對象所指向的對象。正如你可能會猜測，這些寫屏障招致小的運行時開銷，所以對於科學 計算應用來說，在運行過程中建立數百萬對象不是理想情境。

　　實值型別被直接儲存在棧中（雖然此規則有例外，我馬上會講到）。實值型別不需要間接層，所以實值型別變數總儲存自身實際值而不能將引用儲存為其它類型（因而，它們也就不能為 null）。使用實值型別主要優點是它們的分配只產生很小的運行時開銷。分配它們時，只是簡單增加棧指標並且不需要被記憶體管理器管理。這些對象決不調用垃圾收集功能。此外，實值型別不產生寫屏障。

　　C#中，單一資料型別（int，float，byte）、枚舉類型和結構（struct）類型都是實值型別。雖然前面我講過實值型別直接儲存在棧中，但我沒有使用“總是”，正如我論述參考型別時一樣。包含在參考型別內的實值型別不會被儲存在棧中，而是堆中，它被包含於參考型別對象中。例如，看看下面程式碼片段：

class Point
{
private double x, y;

public Point (double x, double y)
{
this.x = x;
this.y = y;
}
}

　　這個類的一個執行個體佔用24位元組，其中8位元組用於對象頭，剩餘16位元組用於兩個雙精確度變數x和y。與此同時，參考型別是包含在實值型別對象中的（例如，結構中包含數組） ，它不會導致整個對象在堆中分配。只有數組在堆中分配，對該數組的引用被置於在棧中存放的結構中。

　　實值型別派生於 System.ValueType，它本身又派生於 System.Object。因為這個，實值型別具備像類一樣的特徵。實值型別有建構函式（除了無參數建構函式）、索引指標（indexer）、方法和重載運算子，它們也能實現介面。然而，它們不能被繼承，也不能從其 它類型繼承。這些對象容易成為 JIT 最佳化因素，因為它們產生有效、高效能代碼。

　　這裡有一個警告：極其容易意外地將實值型別設陷為一個對象，從而導致在堆中分配它——眾所周知，這就是裝箱（boxing）技術。確信你的代碼 不會進行在不必要的值裝箱操作，否則將失去最初得到的效能。另一個警告是：實值型別數組（例如雙精確度或整型數組）是在堆中存放，而不是棧中。只有儲存數組引用的值是存放在棧中。這是因為所有數群組類型都隱含派生於System.Array，它們都是參考型別。