C#：值类型变量和引用类型变量在内存中的存储方式

计算机存储和读取数据的最小单位是字节、再每个字节编上唯一的编号后大概便是下面的样子。

 我们常说的内存地址，就是指数据在内存中的内存编号。按照编号查找某个数据在内存单元中的位置，称为寻址。

对于操作系统，他保留了一段内存区域以供操作系统来使用，其它程序不允许使用这个内存。----在上图中用 黄色标记。

对于程序来说，他们使用内存就是剩下的区域。

值类型变量：以变量名所对应的内存地址为起点，以其数据类型所要求的存储空间为长度的一块内存区域。

值类型变量在内存中是如何存储的：

例子1：byte a; a=100;为例。

 分析：

1、看到byte时，我们知道变量a占据一个字节的内存空间。

2、计算机去寻找内存中，哪里有空闲的存储空间，则从此处分配内存空间。

3、a=100，100用二进制补码表示时：01100 0100，存储到分配给a的空余空间中。

 所以，最终 10000007 就是变量a的内存地址。

例子2：以 sbyte b;b=-100;为例：

1、sbyte 是有符号的整型，最高位表示符号位，取值范围从-128~+127；

2、我们知道计算机中存储的数是以二进制补码的形式存放的，-100的补码：10011100

3、计算机会为变量b寻找到一个空余内存，并分配一字节的空间，并将10011100填充到这块空间中

 所以，变量b在内存中的存储形式便是上图，b变量的内存地址是 10000010

例子3：以ushort c=1000;为例：

1、ushort 两个占据两个字节的存储空间，表示无符号整数

2、1000的二进制形式位：0000 0011 1110 1000 

3、对于超过一个字节的变量，数据在内存中存储的规则：高高低低原则--即：高位放在内存地址编号大的位置、低位放在内存地址编号小的位置。

 所以，ushort类型变量c的内存地址是 1000 0016。

例子4：对于值类型数据，他们可以调用Convert.Tostring()方法，来快速求出二进制表示形式，解决了我们求类似-1000的补码比较慢的问题。

short c = -1000;
string s = Convert.ToString(c, 2);
Console.WriteLine(s);

运行结果：1111 1100 0001 1000

引用类型变量：引用类型变量里面存储的是实例的内存地址。

下面来看一下引用类型变量和引用类型实例在内存中的对应关系。

比如：在Main()方法中有下面一段代码：Student student;student=new Student();已知Student类型中有两个成员 int类型ID、short类型score;

1、当程序解析到 Student student时，判断到student是引用类型的变量，那么分配内存的方式和值类型完全不同。

2、值类型变量是按照，变量的实际大小分配空间的，而引用类型变量直接会被分配四个字节的空间，并且初始值都设置为0（也就是null）。

3、当解析到student=new Student()时，分两步操作，

• 第一步：相应new Student()，在堆内存中根据成员类型和个数分配相应大小的空间

• 第二部：将对象在堆内存中的其实内存地址的值转换成二进制值，赋值给引用类型变量

经计算，30000009的二进制值是：00000001110010011100001110001001 按照高高低低原则，给student变量所占的内存区域赋值后。

4、最终student变量存储的便是Student类型实例的内存地址，我们可以说，引用类型变量通过实例的地址指向了堆中了一个实例。

总结：

1、局部变量 (比如stundent、a、b、c等，都是在Mian方法中的) 在Stack上面分配内存

2、实例变量 (比如Student类型中的 ID、Score字段等) 在Heap上面分配内存

以上是对引用类型变量和值类型变量在内存中的存储方式的总结，记录下来，以便以后查阅。