6个重要的.NET概念: - 堆栈，堆，值类型，引用类型，装箱和拆箱（转）

今天在Code Project上面看到一篇文章《6 important .NET concepts: - Stack, heap, Value types, reference types, boxing and Unboxing》，觉得对初学.NET的朋友很有帮助。随手翻译，如有错误欢迎指正和讨论。

(以下是文章作者 Shivprasad koirala的简介和广告)
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简介：

本文将介绍6个重要的概念，分别是堆栈，堆，值类型，引用类型，装箱和拆箱。首先会简单的解释一下当声明了一个变量的时候，程序的背后会发生什么；之后会介绍堆栈(Stack)和堆(Heap)的概念，然后围绕值类型(Value Type)和引用类型(Reference Type)进行一些探讨。

文章的最后一部分通过一个例子来说明装箱(Boxing)和拆箱(Unboxing)对程序性能方面的影响。

6个基本概念
(图片引用自http://michaelbungartz.wordpress.com/)

声明变量时发生了什么？

当你在.NET程序中声明了一个变量的时候，它将会为你在内存中申请一段存储空间，这部分存储包括3个部分: 1.变量名称 2. 变量的类型 3.变量的值

对于不同数据类型，.NET中的变量可能会被分配在堆栈或堆之上，下面我们将会详细的讨论这两种不同的存储类型。

存储的三个部分：变量名，变量类型和变量值

堆栈和堆

我们来分析下面的代码：

public void Method1()
{
// Line 1
int i=4;

// Line 2
int y=2;

//Line 3
class1 cls1 = new class1();
}

Line1: 当执行这一段代码的时候，编译器将会在被称作"堆栈"的存储空间中分配一部分内存用于存储变量i。栈同时将会负责监控这部分内存的使用情况。

Line2：程序继续执行到这部分代码。正如"栈"的名称所表示的那样，程序将在刚才分配的空间的“栈顶”上再分配一部分内存用于存储变量j。

可以假想“堆栈”就是许多的的箱子，这些箱子一个接一个的叠放成一摞。

堆栈上存储空间的分配和释放遵循先进后出(LIFO)的原则，也就是说存储空间的分配和释放操作只能在堆栈的一端进行。(其实就是只能在栈顶进行)

Line3：我们在第三行创建了一个对象(Object)。当执行到这段代码的时候，编译器将在堆栈上创建一个指针，而实际的对象将被存储在被称为“堆”的存储空间。“堆”不像“堆栈”那样监控内存的使用情况，它仅仅是将其中的对象排列起来，这部分内存在任何情况下都可以被程序访问。堆用于动态的内存分配。

这里需要指出的一点是：cls1是被分配在堆栈上的。如果仅仅是声明一个对象，例如

public void Method1()
{
class1 cls1;
}

对于Class1 cls1; 堆上并没有创建任何的存储空间用于存储Class1的对象，它仅在堆栈上创建以一个变量cls1(指向为空)。当执行到new关键字的时候，程序才会在堆上分配相应的内存。

退出方法时：当程序执行到方法的结尾时，将会释放掉该方法在堆栈上分配的空间。换句话说，int类型的变量将按照先进后出的原则被释放出堆栈空间。

这时堆上分配的内存并没有得到释放，这部分内存将会在之后被垃圾收集器收集并最终释放。

堆栈和栈

有人可能会有疑问，为什么要有两种存储空间类型，难道不能将所有的变量都分配到同一类型中去么？

仔细研究后你会发现，原生数据类型(primitive data type)往往比较简单，他们所包含的数据也很单一，比如“int i = 0”。而对象数据类型(object data type)往往比较复杂，在对象数据类型中可能会包含其他的对象数据类型和原生数据类型。也就是说对象数据类型中含有多个“内容”而且这些“内容”都必须被存储在内存中。所以对象数据类型需要动态存储空间，而原生数据类型需要静态存储空间。动态存储空间将被分配在堆上而静态存储空间则分配在堆栈上。

静态存储空间和动态存储空间