C#中實值型別和參考型別

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原文:C#中實值型別和參考型別

本文將介紹C#類型系統中的實值型別和參考型別，以及兩者之間的一些區別。同時，還會介紹一下裝箱和拆箱操作。

實值型別和參考型別

首先，我們看看在C#中哪些類型是實值型別，哪些類型是參考型別。

實值型別：

• 基礎資料類型(string類型除外)：包括整型、浮點型、十進位型、布爾型。　　
  • 整型（sbyte、byte、char、short、ushort、int、uint、long、ulong ）
  • 浮點型（float 和 double ）
  • 十進位型（decimal ）
  • 布爾型（bool ）
• 結構類型（struct）
• 枚舉類型（enum）

參考型別：

• class、interface、delegate、object、string、Array

預設值

變數的初始化中，都會有一個預設值，在C#中，我們可以通過default關鍵字去查看某個類型的預設值。

通過default(int)可以看到，int的預設值是0，default(bool)顯示布爾類型的預設值是false。

對於所有的參考型別，預設值都會是null。

注意，這裡有個特殊的情況就是結構struct，如果對一個結構進行default操作，我們將得到每個結構成員的初始值狀態。也就是說，實值型別成員賦予實值型別的預設值，參考型別成員賦予參考型別的預設值。

簡單對比實值型別和參考型別

下面，我們通過一個簡單的例子看看。假設有一個Point類型，有x和y兩個座標成員。

同樣是下面一段代碼

Point p1 = new Point(5,9);Point p2 = p1;

 如果Point類型是通過結構struct實現，那麼p2將會是p1的一個副本，也就是說任何一個的修改都不會影響另外一個；如果Point類型是通過類class實現，那麼p2和p1的引用值將會指向同一個對象。

為了進一步瞭解實值型別和參考型別，我們需要介紹一下棧和堆這兩個基本概念。

棧和堆

當我們在32為系統上運行一個程式的時候，這個程式就會有一個4GB的進程Runspace。我們所要討論的棧和堆就存放在這個4GB的空間中。

棧和堆的簡介

在C#中，棧（Stack）是指堆棧；堆（Heap）是指託管堆，由.NET垃圾收集器自動管理。

這裡就不對棧和堆進行詳細的分析了，只是舉一個簡單的例子來大致描述棧和堆的工作原理。

可以看到，局部變數在棧上的變化（入棧），當函數執行結束後，棧上的空間將會被清理；但是我們在堆上分配的空間始終從在，只能等待GC去幫我們清理不會被引用到的空間。

實值型別和參考型別的存放

介紹過棧和堆之後，下面我們看看實值型別和參考型別是怎麼存放的。

對於實值型別的變數，這個變數本身就代表這個實值型別的值；但是，對於參考型別的變數，這個參考型別的執行個體是在託管堆上分配的空間，而這個變數本身只是代表一個指向託管堆執行個體的引用（指標）。

所以這裡，我們可以對實值型別和參考型別變數的儲存有兩個概括：

• 參考型別永遠儲存在堆裡
• 實值型別和引用（指標）永遠儲存在它們聲明時所在的堆或棧裡
  • 如果一個實值型別不是在方法中定義的，而是在一個參考型別裡，那麼此實值型別將會被放在這個參考型別裡並儲存在堆上

注意：根據上面第二點概括，可以得到"實值型別一定儲存在棧中"這個說法是錯誤的。例如，我們有一個Student類，在這個類中的Age屬性是一個實值型別，但是這個實值型別是儲存在Student類執行個體的空間中，也就是在堆上。

class Student{    public string Name { get; set; }    public int Age{ get; set; }} 

裝箱和拆箱

由於C#中所有的資料類型都是由基類System.Object繼承而來的，所以實值型別和參考型別的值可以通過顯式（或隱式）操作相互轉換。

這裡，可以將裝箱和拆箱描述為：

• 裝箱是將實值型別轉換為參考型別
• 拆箱是將參考型別轉換為實值型別

裝箱/拆箱的內部操作

其實，在裝箱和拆箱的過程中都對應一系列的轉換，這裡就通過表示了。

在實值型別進行裝箱時，產生的是全新的引用對象，這會有時間損耗，也就是造成效率降低。所以在C# 2.0中就引入了泛型來減少裝箱操作和拆箱操作消耗。

總結

本文介紹了C#中的實值型別和參考型別，以及棧和堆的基本概念。然後分析了實值型別和參考型別在棧和堆中的存放。

同時，我們也瞭解到了：

• 當使用參考型別時，我們是在和指向參考型別的引用（指標）打交道，而不是參考型別本身
• 當使用實值型別時，我們是在和實值型別本身打交道

 

C#中實值型別和參考型別