C#引用类型和值类型的区别

C#引用类型和值类型的区别

    我们都知道，c#的两大数据类型分别为值类型和引用类型。很多人或许闭着眼睛都能说出值类型包括简单类型、结构体类型和枚举类型，引用类型包括自定义类、数组、接口、委托等，但是当被问及到二者之间的联系和区别，什么时候用struct什么时候用class时，就常常混淆不清了。为此，了解值类型和引用类型的本质差异就变的很有必要了。

1. 值类型直接存储其值，变量本身就包含了其实例数据，而引用类型保存的只是实例数据的内存引用。因此，一个值类型变量就永远不会影响到其他的值类型变量，而两个引用类型变量则很有可能指向同一地址，从而发生相互影响。
2. 从内存分配上来看，值类型通常分配在线程的堆栈上，作用域结束时，所占空间自行释放，效率高，无需进行地址转换，而引用类型通常分配在托管堆上，由GC来控制其回收，需要进行地址转换，效率降低，这也正是c#需要定义两种数据类型的原因之一。
3. 值类型均隐式派生自System.ValueType，而System.ValueType又直接派生于System.Object,每种值类型均有一个隐式的默认构造函数来初始化该类型的默认值，注意所有的值类型都是密封（sealed）的，所以无法派生出新的值类型。而且System.ValueType本身是一个类类型，而不是值类型，因为它重写了object的Equals()方法，所以对值类型将按照实例的值来比较，而不是比较引用地址。
4. C# 的统一类型系统，使得值类型可以转化为对象来处理，这就是常说的装箱和拆箱。由于装拆箱需要装建全新对象或做强制类型转换，这些操作所需时间和运算要远远大于赋值操作，因此不提倡使用它，同时也要尽量避免隐式装拆箱的发生。

注：栈是操作系统分配的一个连续的内存区域，用于快速访问数据。因为值类型的容量是已知的，因此它可存储在栈上。而托管堆是CLR在应用程序启动时为应用程序预留的一块连续内存区，是用于动态内存分配的内存区，引用类型的容量只有到运行时才能确定，所有用堆来存储引用类型。

 

 

C#的两种数据类型延伸之一--嵌套类型的内存分配

    对于引用类型嵌套值类型，以及值类型嵌套引用类型的情况下，内存分配可以根据以下两条规律来判断：

•     引用类型始终部署在托管堆上；

•     值类型总是分配在它声明的地方：作为字段时，跟随其所属的对象存储；作为局部变量时，存储在栈上。

 

 

C#的两种数据类型延伸之二--string类型

    string是一个很有意思的引用类型，为什么说它很有意思呢？因为它表现了很多值类型的特点。请看一下代码示例：

示例1

string str1 = "abc";

string str2 = str1;

str1 = "123";

Console.WriteLine(str2);

示例2(msdn上的例子)

string a = "hello";

string b = "h";

// Append to contents of 'b'

b += "ello";

Console.WriteLine(a == b);

示例1的输出结果是abc，改变str1的值对str2没有影响。

示例2的输出结果是True。

    这样的结果会使我们误以为string就是值类型。其实不然，示例1中str1 = "123"语句编译器私底下创建了一个新的字符串对象来保存新的字符序列"123"，也就是此str1已非彼str1了，“此”str1的值的改变也就不能影响“彼”str1的值了，当然str2的值也就不会改变了。实质上str1 = "123"是str1=new string("123")的简写，它的每一次赋值都会抛掉原来的对象而生成一个新的字符串对象，分配新的内存空间，因此string是不可改变的。如果要创建可修改的字符串，可使用stringbuilder以获得更好的性能。至于示例2是因为为了方便比较字符串的值重定义了string的运算符== 和 !=。

 

 

C#的两种数据类型延伸之三--struct和class 

    class和struct的语法基本相同，从声明到使用，都很相似。但是struct的约束要比class多，理论上，struct能做到的class都能做到，但class能做到的stuct却不一定做的到，也就是说struct都能被class所代替。那么为什么还要使用struct呢？存在即是合理的，struct在很多方面有着性能优势。让我们看看它们的主要区别在哪里？

• 数据类型不一样，struct是值类型，class是引用类型，因此它们具有所有值类型和引用类型之间的差异。由于堆栈的执行效率要比堆的执行效率高，但是堆栈资源却很有限，不适合处理逻辑复杂的大对象，因此struct常用来处理作为基类型对待的小对象，而class来处理某个商业逻辑。
• 从继承性来看，struct既不能继承也不能被继承，但是可以实现接口，而Class就可以完全扩展了。
• 内部结构有区别，struct只能添加带参的构造函数，不能使用abstract和protected等修饰符，不能初始化实例字段，但是值得注意的是，struct可以重写System.Object的3个虚方法，Equals()、ToString()和GetHashTable()，Class没有这些限制。

比较struct和class的不同，可以得出以下几条struct和class的使用原则：

1 在表示诸如点、矩形等主要用来存储数据的轻量级对象时，首选struct。

2 在表示数据量大、逻辑复杂的大对象时，首选class。

3 在表现抽象和多级别的对象层次时，class是最佳选择