C#中實值型別和參考型別

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概念：

1.實值型別：資料存放區在記憶體的堆棧中，從堆棧中可以快速地訪問這些資料，因此，實值型別表示實際的資料。

2.參考型別：表示指向儲存在記憶體堆中的資料的指標或引用（包括類、介面、數組和字串）。

 

C#中定義的實值型別包括原類型（Sbyte、Byte、Short、Ushort、Int、Uint、Long、Ulong、Char、Float、Double、Bool、Decimal）、枚舉(enum)、結構(struct）

參考型別包括：類、數組、介面、委託、字串等。 

 

區別：

基本區別在於它們在記憶體中的儲存方式。實值型別只將值存放在記憶體中，這些實值型別都儲存在堆棧中。未經處理資料類型（如bool和int）都屬於此類型。而參考型別的記憶體單元中只存放記憶體堆中對象的地址，而對象本身放在記憶體堆中。如果引用的實值型別的值是null，則表示未引用任何對象。

堆和堆棧區別：

堆和堆棧是兩個不同的概念，在記憶體中的儲存位置也不相同，

堆一般用於儲存可變長度的資料，如字串類型;

堆棧則用於儲存固定長度的資料，如整數型別的資料int(每個int變數佔用四個位元組)。由資料存放區的位置可以得知，當把一個值變數賦給另一個值變數時，會在堆棧中儲存兩個完全相同的值;而把一個引用變數賦給另一個引用變數，則會在堆棧中儲存對同一個堆位置的兩個引用，即在堆棧中儲存的是同一個堆的地址。在進行資料操作時，對於實值型別，由於每個變數都有自己的值，因此對一個變數的操作不會影響到其它變數;對於參考型別的變數，對一個變數的資料進行操作就是對這個變數在堆中的資料進行操作，如果兩個參考型別的變數引用同一個對象，實際含義就是它們在堆棧中儲存的堆的地址相同，因此對一個變數的操作就會影響到引用同一個對象的另一個變數。

 

 

為了更好地說明兩種類型之間的區別，借用如下的表格來說明。

	實值型別	參考型別
記憶體配置地點	分配在棧中	分配在堆中
效率	效率高，不需要地址轉換	效率低，需要進行地址轉換
記憶體回收	使用完後，立即回收	使用完後，不是立即回收，等待GC回收
賦值操作	進行複製，建立一個同值新對象	只是對原有對象的引用
函數參數與傳回值	是對象的複製	是原有對象的引用，並不產生新的對象
類型擴充	不易擴充	容易擴充，方便與類型擴充

 

註：GC（Garbage Collector，記憶體回收行程）是一種自動回收記憶體的機制，釋放已經不再使用的對象的記憶體空間。

在.NET平台中，我們的Managed 程式碼一般都不再關心記憶體的管理，一切都有CLR（Common language Runtime）去幫我們完成了。當我們開闢記憶體空間用來建立對象時，使用new關鍵字，這時CLR會分配一塊記憶體存放對象，大部分時候，我們都不用自己去釋放記憶體空間，而是由CLR在某個適當的時候幫我們釋放掉。　

　　為什麼要GC？ 

　　1.建立新對象開闢記憶體空間，在使用完後需要釋放記憶體，提高效能

　　2.避免開發人員直接操作記憶體，提高安全性

　　GC(回收)過程 

　　我們運行.NET程式後，OS Loader首先識別出IL(中繼語言)，然後會載入CLR的核心庫，進行一系列的必要處理後，CLR來到我們編寫的代碼入口處執行。

　　當我們的在代碼中使用new操作符建立class時，CLR便在叫作GC堆（GC Heap）的記憶體地區上分配一塊記憶體存放我們的對象，若對象的Size超過85K位元組時，考慮到效能原因，將對象建立在LOH（Large Object Heap）上而不是GC堆上【注1】，若我們在class中定義了解構函式來釋放非託管資源【注2】，則CLR會在一個叫做終結器隊列(Finalizer Queue)的地方添加一個指向該class的項。

　　我們的程式在啟動並執行過程，在某個時候需要進行記憶體回收了【注3】，首先GC會暫時掛起所有線程，然後確定對象引用的roots【注4】，並根據參考關聯性建立出由roots出發可以達到的對象形成的對象圖，這些對象暫時還在使用，而那些已建立的卻不在對象圖中的對象則是不可達到的，也就是垃圾了，屬於要回收的對象。隨後將仍然使用的對象移動到存活期更久的地區【注5】，更改地區指標以回收對象，壓縮記憶體去除記憶體空隙，並修複對移動的仍存活對象的引用指標，對於有解構函式的對象，則第一次回收時不會回收，而是將其在終結器隊列中移除，並添加到另一個標為準備終止的對象列表中，另一個GC線程會調用此列表指向的對象的Finalize()，回收非託管資源，然後將項從列表中移除，下一次的GC才會真正回收掉該對象。

 

　　注1：對象建立在Heap上的細節

　　1): 為了更高效的進行GC，.NET將GC堆分成了3個代，Gen0，Gen1和Gen2。

　　2): 這3個代只是邏輯上的劃分，在記憶體中，他們的地址是連續的。

　　3): Gen0和Gen1之和的大小大約是16M（workstation GC模式下）和64M（server GC模式下）。

　　4): 新建立對象Size小於85k位於Gen0上，大於85K的則建立在LOH上。

      注2：定義解構函式釋放非託管資源

　　Finalize方法是用來釋放對象中使用的非託管資源，他是作為Dispose()方法的一種安全防護措施，即代碼中沒有顯示的調用Dispose()來釋放非託管資源時，GC時調用Finalize方法來釋放，Finalize方法中並不直接釋放非託管資源，而是調用Dispose(false)來釋放。自.NET2.0起，C#中不能直接override Finalize方法，是通過解構函式來實現，解構函式在IL中會被解釋為：

C#中實值型別和參考型別