譯文---C#堆VS棧(Part Two)

時間 2019-11-26

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原文原文鏈接

前言

在本系列的第一篇文章《C#堆棧對比（Part One）》中，介紹了堆棧的基本功能和值類型以及引用類型在程序運行時的表現，同時也包含了指針做用的講解。html

本文爲文章的第二部分，主要講解參數在堆棧的做用。ui

注：限於本人英文理解能力，以及技術經驗，文中若有錯誤之處，還請各位不吝指出。spa

參數---重點討論事項

這就是當咱們執行代碼時的詳細狀況。咱們在第一步已經講述了調用方法時所發生的狀況，如今讓咱們來看看更多細節…htm

當咱們調用方法時，以下事情將發生：對象

當咱們執行一個方法時須要在棧上建立一個空間。這包含了一個GOTO指令的地址調用（指針），因此當線程執行完咱們的方法後它知道如何返回並繼續執行程序。
咱們方法的參數將被拷貝。這就是咱們要仔細去研究的東西。
Control is passed to the JIT'ted method and the thread starts executing code. Hence, we have another method represented by a stack frame on the "call stack".

　　代碼片斷：blog

public int AddFive(int pValue)
{
         int result;
         result = pValue + 5;
         return result;
 }

　　棧將會是這樣：

　　注：方法並不真正在棧上，這裏只是舉例演示說明。

　　正如咱們Part One中所討論的，棧上的參數將被不一樣的方式處理，處理的方式又取決於它是值類型，仍是引用類型。值類型是複製拷貝，引用類型是在傳遞引用自己。（A value types is copied over and the reference of a reference type is copied over.ed over.）

　　注：值類型是徹底拷貝（複製）對象，新對象的值改變與否與影響原值；引用類型則拷貝的僅僅是指向類型的指針，在內存中共享同一個對象。

值類型傳遞

　　下面咱們將討論值類型…

　　首先，當咱們傳遞值類型時，空間將被建立而且將複製咱們的類型到棧中的一個新空間，讓咱們來分析以下代碼：

class Class1
{
     public void Go()
     {
         int x = 5;
         AddFive(x);
 
         Console.WriteLine(x.ToString());
              
      }
 
          public int AddFive(int pValue)
          {
              pValue += 5;
              return pValue;
          }
    
     }

　　在開始執行程序時，變量x=5在棧上被分配了一個空間，以下圖：

　　下一步，AddFive()攜帶其參數被放置在棧上，參數被一個字節一個字節的從變量x中拷貝，以下圖：

　　當AddFive()方法執行完畢後，線程（指針入口）會到Go()方法處，而且因爲AddFive()方法已經執行完成，pValue天然會被回收，以下圖：

　　注：此處線程指針回退到Go方法後臨時變量pValue將被回收，即下圖中的灰色模塊。

　　因此，正確的輸出是5，對嗎？重點的是，任何值類型被做爲參數傳遞到一個方法時要進行一個全拷貝複製（carbon copy）而且原變量的值被保存下來而不受影響（we count on the original variable's value to be preserved.）。

　　咱們必須記住的是，若是咱們有一個很大的值類型（例如很大的一個結構體）而且將它做爲參數傳遞至方法時，每次它將被拷貝複製而且花費很大的內存和CPU時間。棧的空間是有限的，正如從水龍頭往杯里灌水同樣，它總會溢出的。結構體是值類型，可能會很是大，咱們在使用時必需要注意。

　　注：這裏能夠將結構體理解爲一種值類型，在其做爲參數傳遞至方法時，必然會進行復制拷貝，這樣若是結構體很佔空間的話，則必然引發空間上以及內存上的效率問題，這點必須引發重視。

　　下面就是一個很大的結構體：

public struct MyStruct
{
       long a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m;
 }

　　接下來，讓咱們看看當執行Go方法時發生了什麼：

public void Go()
{
             MyStruct x = new MyStruct();
             DoSomething(x);
              
}
          
public void DoSomething(MyStruct pValue)
{
              // DO SOMETHING HERE....
}

　　這將是很是沒有效率的。想象一下，若是咱們傳遞12000次，你就能理解爲何效率如此低下。

　　那麼，咱們如何繞開這個問題呢？答案就是，傳遞一個指向值類型的引用。以下所示：

public void Go()
{
           MyStruct x = new MyStruct();
           DoSomething(ref x);
              
}
 
public struct MyStruct
{
             long a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m;
}
 
public void DoSomething(ref MyStruct pValue)
{
             // DO SOMETHING HERE....
}

　　這樣，經過ref引用結構體以後咱們將有效率的使用內存。

　　當咱們用引用的方式傳遞值類型時，咱們僅需關注值類型值的改變。pValue改變，則x同時改變。用下面的代碼，結果將是「12345」，由於pValue取決於x所表明的內存空間。

public void Go()
{
             MyStruct x = new MyStruct();
             x.a = 5;
             DoSomething(ref x);
 
             Console.WriteLine(x.a.ToString());
               
}
 
public void DoSomething(ref MyStruct pValue)
{
            pValue.a = 12345;
}

傳遞引用類型

　　引用類型的傳遞相似於包裝值類型的引用方式，正如前面所提到的例子。

　　若是咱們使用引用類型：

public class MyInt
{
        public int MyValue;
}

　　而且調用Go方法，MyInt對象最終處於堆上，由於它是引用類型：

public void Go()
{
        MyInt x = new MyInt();              
}

　　若是咱們依照下面的方式執行Go方法：

public void Go()
{
      MyInt x = new MyInt();
      x.MyValue = 2;
 
      DoSomething(x);
 
      Console.WriteLine(x.MyValue.ToString());    
}
 
public void DoSomething(MyInt pValue)
{
       pValue.MyValue = 12345;
}

開始執行Go方法，變量x進入棧中。
執行DoSomething方法，參數pValue進入棧中。
x（堆上MyInt的指針）被傳遞給pValue。（Thanks To CityHunter，糾正了語言表達上的錯誤~）

　　因此，當咱們改變堆上的MyValue內的pValue以後咱們再調用x，將會獲得「12345」。

　　這就是十分有趣的地方。用引用的方式傳遞引用類型時發生了什麼？

　　仔細討論一下。若是咱們有「物體」（Thing Class），動物，蔬菜這幾類事物：

public class Thing
{
}
 
public class Animal:Thing
{
         public int Weight;
}
 
public class Vegetable:Thing
{
          public int Length;
}

　　而後咱們按以下的方式執行Go方法：

public void Go()
{
             Thing x = new Animal();
           
             Switcharoo(ref x);
 
              Console.WriteLine(
                "x is Animal    :   "
                + (x is Animal).ToString());
 
              Console.WriteLine(
                  "x is Vegetable :   "
                  + (x is Vegetable).ToString());
              
}
 
public void Switcharoo(ref Thing pValue)
{
               pValue = new Vegetable();
}