6個重要的概念：棧，堆，值類型，引用類型，裝箱，拆箱

轉自：http://www.cnblogs.com/niyw/archive/2010/09/20/1832077.html

引言

　　本篇文章主要介紹.NET中6個重要的概念：棧，堆，值類型，引用類型，裝箱，拆箱。文章開始介紹當你聲明一個變量時，編譯器內部發生了什麼，而後介紹兩個重要的概念：棧和堆；最後介紹值類型和引用類型，並說明一些有關它們的重要原理。

　　最後經過一個簡單的示例代碼說明裝箱拆箱帶來的性能損耗。

 

聲明變量的內部機制

　　在.NET程序中，當你聲明一個變量，將在內存中分配一塊內存。這塊內存分爲三部分：1，變量名；2，變量類型；3，變量值。

　　下圖揭示了聲明一個變量時的內部機制，其中分配的內存類型依據你的變量類型。.NET中有兩種類型的內存：棧內存和堆內存。在接下來的內容中，咱們會了解到這兩種類型的詳細內容。

　　

棧和堆

　　爲了明白什麼是棧和堆，先讓咱們看下下面示例代碼的內部機制：

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1 2 3 4 5 6 7 8

public void Method1(){ // Line 1 int i=4; // Line 2 int y=2; //Line 3 class1 cls1 = new class1(); }

這裏一共有3行代碼。讓咱們一下逐行看一下它們是如何執行的：

 

第1行：當這行代碼執行時，編譯器爲它分配一小塊棧內存。運行時棧負責提供程序所需的內存；

第2行：程序繼續執行。如同名字同樣，棧在第一塊內存的頂部分配了一塊內存。你也能夠認爲是模塊或零件一塊一塊疊起來；

　　　　內存的分配與釋放遵循後進先出(後進先出)邏輯，換句話說，內存只能在示例中i內存塊的頂部分配或釋放。

第3行：在第3行，咱們建立了一個對象。當該行執行時，編譯器在站上建立了一個指針，真實的對象存儲在另外一種叫「堆」的內存中。"堆"並不跟蹤運行內存，它更像一堆隨時能夠訪問的對象。堆用於動態分配內存。這裏須要着重說明的是引用指針是分配在棧上。聲明Class1 cls1時並不會給Class1的實例分配內存，而是分配一個棧變量cls1（並設置爲null）,而後把它指向「堆」。

退出方法：當方法退出時，它釋放了棧上全部內存變量。換句話說，棧上全部的"Int"變量都依據後進先出的邏輯被釋放掉了。要注意，此時不會釋放堆內存，這種內存稍後會被「垃圾收集器」釋放。

如今可能會有不少朋友奇怪爲何要分配2種內存，而不是僅用一種內存。

　　若是仔細觀察，你會發現基本類型並不複雜，他們值包含簡單的值，如i=0。對象數據類型很複雜，它們會引用其它對象或基本類型。換句話說，它要保持其它多種多樣的引用，而每種類型必須存在內存中。對象類型須要動態內存而基本類型須要靜態內存。若是須要分配動態內存，那麼就分配到堆上；反之在棧上。

值類型與引用類型

　　如今咱們明白了棧和堆，接下來看值類型和引用類型。值類型的數據和內存在同一個位置，而引用類型是一個指向內存的指針。

　　下面示例是一個整形數據類型變量i被賦給另外一個整形數據類型變量j。它們的內存值都分配在棧上。當咱們把一個int值分配給另一個int值時，須要建立一個徹底不一樣的拷貝。換句話說，你能夠改變其中任何一個而不會影響另一個。這種數據類型被稱爲值類型。　　當咱們建立一個對象，並把一個對象賦給另一個對象時，它們的指針指向相同的內存(以下圖，當咱們把obj賦給obj1時，它們指向相同的內存)。換句話說，咱們改變其中一個，會影響到另一個，這種類型稱爲引用類型。

那麼那種類型是值類型和引用類型呢？

　　在.NET中，依據數據類型，變量被分配到堆或棧上。「string」和"Object"是引用類型，其餘基本類型被分配到棧上，是值類型，以下圖：

裝箱與拆箱

　　經過上面學習，咱們學到了不少有用的東西，其中最有用的是明白了當把數據從棧移動到堆上時會有性能損失。以下圖實例，當咱們把一個值類型裝箱爲引用類型時，數據從棧移動到堆上。反之，數據從堆移動到棧上。這種在堆和棧之間的移動帶來了性能的損失。數據從值類型轉變爲引用類型的過程稱爲「裝箱」，反之爲「拆箱」。

若是編譯上面的代碼，在ILDASM中看IL代碼就會發下如何進行裝箱拆箱操做的，以下：

裝箱拆箱的性能影響

　　爲了揭示裝箱拆箱如何影響性能，咱們把下面代碼運行10000次。一個函數有裝箱操做，另外一個只有簡單代碼。咱們用簡單的計時器看它們的運行時間。裝箱函數耗時 3542 MS，無裝箱操做的耗時2477MS。這說明在實際項目中，除非必須，不然應避免裝箱，拆箱操做。

 

備註：

　　最近在CodeProject上看到<6 important .NET concepts: - Stack, heap, Value types, reference types, boxing and Unboxing>一文，我的以爲很是好，因此就翻一下給不想看英文的同窗。因爲能力有限，翻譯的很差，望你們多多包涵。