C#值類型與引用類型

從如下幾個方面總結一下C#的值類型與引用類型：

• 定義
• 值類型與引用類型的區別
• 值類型與引用類型的選擇
• 拆裝箱
• 如何避免拆裝箱

---

.Net框架最主要的兩個組成部分是CLR和框架類庫（FCL），而CLR最主要的兩個組成部分部分是CTS（公共類型系統）和CLS（公共語言規範）。簡單來講，CTS就是一種規範，它容許遵照此規範的編程語言能夠存在什麼類型，每種類型是否能夠包含成員、以及能夠包含哪些成員。官方給出的CTS做用以下：

• 創建用於跨語言執行的框架。
• 提供面向對象的模型，支持在 .NET 實現上實現各類語言。
• 定義處理類型時全部語言都必須遵照的一組規則。
• 提供包含應用程序開發中使用的基本基元數據類型（如 Boolean、Byte、Char 等）的庫。

故，C#中的值類型與引用類型就遵循此規範。

---

定義

• C# 中的數據類型能夠簡單的分爲值類型（結構、枚舉）和引用類型（類、接口、字符串、數組、委託、指針）。
  • 值類型變量或常量的內容僅僅是一個值，例如整數int，小數float/double，布爾值等，換句話說就是，變量引用的位置就是值在內存中的位置。
  • 引用類型比較複雜，它友兩部分組成：對象和對象引用。而引用類型的變量中的內容存儲的是對‘數據’存儲位置的引用，不是直接存儲‘數據’。
• 存儲開銷：
  • 值類型所佔內存大小就是存儲字段所需內存。例如Book所需內存就是price、title、author內存的和。
  • 引用類型要求爲引用和對象單獨分配存儲空間。對象除佔用了和字段同樣的字節數以外，還須要額外的管理空間開銷。

值類型實例的賦值老是會進行實例複製。 引用類型變量的賦值只會複製引用。

查閱https://referencesource.microsoft.com，會發現 數值類型、布爾類型、字符類型 其實都屬於Strust類型

---

值類型與引用類型的區別

1. 全部值類型都隱式派生自System.ValueType，它是System.Object的子類，該類確保值類型全部的的成員所有分配在棧上。（如下三個除外）
   • 結構體若是含有引用類型成員，該成員會牽扯到堆的分配
   • 靜態類型，若是一個變量時靜態的，那麼，不管她是什麼類型，都會分配到加載堆上
   • 局部變量被捕獲升級爲密封類（閉包中涉及到）
     因此，「值類型都分配在棧上，引用類型都分配在堆上」是不許確的
2. 引用類型初始值爲null，值類型初始值爲0.
3. 值類型不能被繼承，引用類型則能夠
4. 值類型的聲明週期在其定義域內，離開定義域以後即被銷燬，而引用類型沒法肯定什麼時候被銷燬

---

裝箱與拆箱

裝箱與拆箱就是值類型與引用類型之間的轉換

裝箱過程

int i = 1;
object o = i;
複製代碼

1. 在堆中申請內存，內存大小爲值類型大小，載加上額外的固定空間（類型對象指針和同步塊索引）
2. 將值類型的字段值拷貝到新申請的內存中
3. 返回新引用對象的內存地址

裝箱須要比原數據更多的空間， 由於它須要兩個引用類型的標準配置：類型對象指針和同步塊索引

拆箱過程

int b = (int) o;
複製代碼

1. 檢查引用類型是否爲null,不然拋出NullReferenceException異常。檢查對象實例，確保它是給定值類型的一個裝箱值。不然拋出InvaildCastException異常。
2. 將該值的實例複製到值類型變量中。

與拆箱比較，裝箱的性能消耗更大，由於引用對象的分配更復雜，成本也就更高，值類型分配在堆棧上，分配和釋放的效率都很高。