跟小静读CLR via C#（02）-基元类型、引用类型、值类型

一、基元类型

编译器能够直接支持的数据类型叫做基元类型。例如int, string等。基元类型和.NET框架类库FCL存在着直接的映射关系。

string和String？

面试的时候曾经被问到过这个问题，C#中的基元类型string实际上对应了System.String（FCL）类型，所以两者使用的时候没有什么不同。

类型转换

编译器能够在基元类型之间进行显式或隐式转换。如果转换是安全的，也就是转换过程不会造成数据丢失，则可以直接采用隐式转换。如果是不安全的，则必须采用显式转换。

Int32 a=5;

Int64 b=a;

Int32 c=(Int32)b;

二、引用类型和值类型

引用类型和值类型的区别：

*引用类型*	*值类型*
从托管堆中分配	从线程的堆栈中分配
对象考虑垃圾回收机制	不考虑垃圾回收机制
所有类都是引用	结构或枚举都是值类型
	继承自System.ValueType
只有装箱形式	有两种形式：装箱和未装箱
可以继承和派生	不能作为基类，不能有虚方法
引用类型变量初始化时默认为null	初始化时默认为0值
复制时只拷贝内存地址	复制时“字段对字段”的拷贝

结构体直接继承自System.ValueType；而枚举直接继承自System.Enum, Enum类又直接继承自System.ValueType。

下面通过例子看一下他们的区别：

首先定义类和结构体：

class SomeRef { public Int32 x; }

struct SomeVal { public Int32 x; }

SomeRef r1 = new SomeRef(); // 分配到堆

SomeVal v1 = new SomeVal(); // 分配到栈

r1.x =5; // 所引用的堆空间内数据修改

v1.x =5; // 直接在栈上复赋值

Console.WriteLine(r1.x); // "5"

Console.WriteLine(v1.x); // "5"

SomeRef r2 = r1; //只把指针复制给了r2

SomeVal v2 = v1; // 在栈上分配空间，并且将变量内容进行复制

r1.x = 8; // r1指向（也是r2指向）的内容修改

v1.x = 9; // 只修改v1内容，v2内容不会受影响

Console.WriteLine(r1.x); // "8"

Console.WriteLine(r2.x); // "8"

Console.WriteLine(v1.x); // "9"

Console.WriteLine(v2.x); // "5"

看看下图的内存分配情况，就一目了然了。

三、值类型的装箱与拆箱

1. 装箱过程？

装箱：将值类型转换为引用类型。当我们把值类型参数传递给需要引用类型参数的方法时，会自动进行装箱操作。过程如下：

从托管堆为要生成的引用类型分配大小。大小为：值类型实例本身的大小+额外空间（方法表指针和SyncBlockIndex）。
将值类型字段拷贝到刚刚分配的内存中。
返回托管堆中新分配内存的地址。也就是指向对象的引用。

2. 拆箱过程？

拆箱：获取指向对象中包含的值类型部分的指针。一般拆箱之后会进行字段拷贝操作，两个操作加起来才是真正与装箱互反的操作。过程如下：

如果引用为Null，则抛出NullReferenceException异常。
如果引用对象不是一个期望值类型的已装箱对象，会抛出InvalidCastException异常。
返回一个指向包含在已装箱对象中值类型部分的指针。

3. 实例

拆箱的转型结果必须是它原来未装箱时的类型。

public static void Main() {

Int32 x = 5;

Object o = x; // 装箱

Int16 y = (Int16) o; // 拆箱，抛出InvalidCastException异常

}

修正：Int16 z=(Int16)(Int32)o;//拆箱成功

这段代码进行了几次装箱？

public static void Main() {

Int32 v = 5; // 创建值变量

Object o = v; // 装箱

v = 123; // Changes the unboxed value to 123

Console.WriteLine(v + ", " + (Int32) o); // Displays "123, 5" ，装箱两次

}

上面的代码进行了3次装箱，最后一行中v被装箱为引用类型，o首先被拆箱然后再装箱为引用类型。

我们看一下它的IL代码：

字符串连接实际上调用的是Concat方法，该方法的参数要求是object，因此各参数都要转换成object类型。

优化：

Console.WriteLine(v.ToString()+”,”+o);//装箱0次

我们要尽量少的进行值类型的装箱拆箱操作，以提高程序性能。