介绍

当你声明一个变量时，里面有什么？

栈和堆

值类型和引用类型

那么哪些数据类型是引用类型，哪些是值类型？

装箱和拆箱

装箱和拆箱的性能含义

关于源代码

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介绍

本文将解释六个重要概念：栈、堆、值类型、引用类型、装箱和拆箱。本文开始解释当您声明一个变量时内部会发生什么，然后继续解释两个重要的概念：栈和堆。然后，本文讨论了引用类型和值类型，并阐明了围绕它们的一些重要基础知识。

本文最后通过示例代码演示了装箱和拆箱对性能的影响。

图片取自http://michaelbungartz.wordpress.com/

当你声明一个变量时，里面有什么？

当您在.NET应用程序中声明一个变量时，它会在RAM中分配一些内存块。这个内存有三样东西：变量名、变量的数据类型和变量的值。

这是对内存中发生的事情的简单解释，但是根据数据类型，您的变量会分配到该类型的内存。内存分配有两种类型：栈内存和堆内存。在接下来的部分中，我们将尝试更详细地了解这两种类型的内存。

栈和堆

为了理解栈和堆，让我们了解下面代码内部实际发生的事情。

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

这是一个三行代码，让我们一行一行地了解内部是如何执行的。

内存分配和取消分配是使用LIFO（后进先出）逻辑完成的。换句话说，仅在内存的一端，即栈顶部分配和取消分配内存。

第 1行：执行此行时，编译器会在栈中分配少量内存。栈负责跟踪应用程序所需的运行内存。
第 2 行：现在执行移动到下一步。顾名思义，栈是将这个内存分配堆叠在第一个内存分配之上。您可以将栈视为一系列放在彼此顶部的隔间或盒子。
第 3行：在第3行中，我们创建了一个对象。执行此行时，它会在栈上创建一个指针，实际对象存储在称为“堆”的不同类型的内存位置中。“堆”不跟踪运行内存，它只是一堆可以随时访问的对象。堆用于动态内存分配。

这里要注意的更重要的一点是引用指针是在栈上分配的。该语句Class1 cls1;不为Class1的实例分配内存，它只分配一个栈变量cls1（并将其设置为null）。它运行到new关键字的时候，它在“堆”上分配。

退出方法（fun）：现在终于执行控制开始退出方法。当它通过结束控制时，它清除所有分配在栈上的内存变量。换句话说，所有与int数据类型相关的变量都以“后进先出”方式从栈中解除分配。

大捕获——它没有解除分配堆内存。垃圾收集器稍后将取消分配此内存。

现在很多开发者朋友一定很疑惑，为什么会有两种类型的内存，难道我们不能把所有的东西都分配到一种内存类型上就完成了吗？

如果仔细观察，原始数据类型并不复杂，它们包含像“int i = 0”这样的单个值。对象数据类型很复杂，它们引用其他对象或其他原始数据类型。换句话说，它们持有对其他多个值的引用，并且每个值都必须存储在内存中。对象类型需要动态内存，而原始类型需要静态类型内存。如果需要动态内存，则将其分配在堆上，否则将进入栈。

图片取自http://michaelbungartz.wordpress.com/

值类型和引用类型

现在我们已经了解了栈和堆的概念，是时候了解值类型和引用类型的概念了。值类型是将数据和内存保存在同一位置的类型。引用类型有一个指向内存位置的指针。

下面是一个具有名称为i的简单整数数据类型，其值被分配给另一个具有名称j的整数数据类型。这两个内存值都分配在栈上。

当我们将int值分配给另一个int值时，它会创建一个完全不同的副本。换句话说，如果你改变其中一个，另一个不会改变。这些类型的数据类型称为“值类型”。

当我们创建一个对象并将一个对象分配给另一个对象时，它们都指向相同的内存位置，如下面的代码片段所示。所以当我们赋值obj给obj1时，它们都指向同一个内存位置。

换句话说，如果我们改变其中一个，另一个对象也会受到影响；这被称为“引用类型”。

那么哪些数据类型是引用类型，哪些是值类型？

在.NET中，根据数据类型，变量要么在栈上分配，要么在堆上分配。'String'和'Objects'是引用类型，任何其他.NET原始数据类型都在栈上分配。下图以更详细的方式解释了相同的内容。

装箱和拆箱

哇，你传授了这么多知识，那么在实际编程中又有什么用呢？最大的影响之一是了解由于数据从栈移动到堆（反之亦然）而导致的性能损失。

考虑下面的代码片段。当我们将值类型移动到引用类型时，数据从栈移动到堆。当我们将引用类型移动到值类型时，数据从堆移动到栈。

这种从堆到栈的数据移动，反之亦然，这会导致性能下降。

当数据从值类型移动到引用类型时，它被称为“装箱”，反之则被称为“拆箱”。

如果您编译上述代码并在ILDASM中看到相同的内容，您可以在IL代码中看到“装箱”和“拆箱”的样子。下图演示了相同的内容：

装箱和拆箱的性能含义

为了查看性能如何受到影响，我们运行了以下两个函数10,000次。一个函数有装箱，另一个函数很简单。我们使用秒表对象来监控所用的时间。

装箱函数在3542毫秒内执行，而没有装箱时，代码在2477毫秒内执行。换句话说，尽量避免装箱和拆箱。在需要装箱和拆箱的项目中，在绝对必要时使用它。

本文附带了示例代码，演示了这种性能影响。

目前，我还没有包括拆箱的源代码，但同样适用于它。您可以使用stopwatch类编写代码并对其进行试验。

关于源代码

随文章附有一个简单的代码，它演示了装箱如何产生性能影响。您可以在此处下载源代码。

Six Important .NET Concepts: Stack, Heap, Value Types, Reference Types, Boxing, and Unboxing - CodeProject

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栈和堆

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