原文出處：
http://www.c-sharpcorner.com/UploadFile/rmcochran/csharp_memory01122006130034PM/csharp_memory.aspx
盡管在.NET framework下我們并不需要擔(dān)心內(nèi)存管理和垃圾回收(Garbage Collection)，但是我們還是應(yīng)該了解它們，以優(yōu)化我們的應(yīng)用程序。同時(shí)，還需要具備一些基礎(chǔ)的內(nèi)存管理工作機(jī)制的知識(shí)，這樣能夠有助于解釋我們?nèi)粘３绦蚓帉懼械淖兞康男袨?。在本文中我將講解棧和堆的基本知識(shí)，變量類型以及為什么一些變量能夠按照它們自己的方式工作。

在.NET framework環(huán)境下，當(dāng)我們的代碼執(zhí)行時(shí)，內(nèi)存中有兩個(gè)地方用來(lái)存儲(chǔ)這些代碼。假如你不曾了解，那就讓我來(lái)給你介紹棧(Stack)和堆(Heap)。棧和堆都用來(lái)幫助我們運(yùn)行代碼的，它們駐留在機(jī)器內(nèi)存中，且包含所有代碼執(zhí)行所需要的信息。

* 棧vs堆：有什么不同？

棧負(fù)責(zé)保存我們的代碼執(zhí)行（或調(diào)用）路徑,而堆則負(fù)責(zé)保存對(duì)象（或者說(shuō)數(shù)據(jù)，接下來(lái)將談到很多關(guān)于堆的問(wèn)題）的路徑。

可以將棧想象成一堆從頂向下堆疊的盒子。當(dāng)每調(diào)用一次方法時(shí)，我們將應(yīng)用程序中所要發(fā)生的事情記錄在棧頂?shù)囊粋€(gè)盒子中,而我們每次只能夠使用棧頂?shù)哪莻€(gè)盒子。當(dāng)我們棧頂?shù)暮凶颖皇褂猛曛?#xff0c;或者說(shuō)方法執(zhí)行完畢之后，我們將拋開這個(gè)盒子然后繼續(xù)使用棧頂上的新盒子。堆的工作原理比較相似，但大多數(shù)時(shí)候堆用作保存信息而非保存執(zhí)行路徑，因此堆能夠在任意時(shí)間被訪問(wèn)。與棧相比堆沒(méi)有任何訪問(wèn)限制，堆就像床上的舊衣服，我們并沒(méi)有花時(shí)間去整理，那是因?yàn)榭梢噪S時(shí)找到一件我們需要的衣服，而棧就像儲(chǔ)物柜里堆疊的鞋盒，我們只能從最頂層的盒子開始取，直到發(fā)現(xiàn)那只合適的。

[heapvsstack1.gif]

以上圖片并不是內(nèi)存中真實(shí)的表現(xiàn)形式，但能夠幫助我們區(qū)分棧和堆。

棧是自行維護(hù)的，也就是說(shuō)內(nèi)存自動(dòng)維護(hù)棧，當(dāng)棧頂?shù)暮凶硬辉俦皇褂?#xff0c;它將被拋出。相反的，堆需要考慮垃圾回收，垃圾回收用于保持堆的整潔性，沒(méi)有人愿意看到周圍都是贓衣服，那簡(jiǎn)直太臭了！

* 棧和堆里有些什么？

當(dāng)我們的代碼執(zhí)行的時(shí)候，棧和堆中主要放置了四種類型的數(shù)據(jù)：值類型(Value Type)，引用類型(Reference Type)，指針(Pointer)，指令(Instruction)。

1.值類型：

在C#中，所有被聲明為以下類型的事物被稱為值類型：

bool
byte
char
decimal
double
enum
float
int
long
sbyte
short
struct
uint
ulong
ushort

2.引用類型：

所有的被聲明為以下類型的事物被稱為引用類型：

class
interface
delegate
object
string

3.指針：

在內(nèi)存管理方案中放置的第三種類型是類型引用，引用通常就是一個(gè)指針。我們不會(huì)顯示的使用指針，它們由公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)（CLR）來(lái)管理。指針（或引用）是不同于引用類型的，是因?yàn)楫?dāng)我們說(shuō)某個(gè)事物是一個(gè)引用類型時(shí)就意味著我們是通過(guò)指針來(lái)訪問(wèn)它的。指針是一塊內(nèi)存空間，而它指向另一個(gè)內(nèi)存空間。就像棧和堆一樣，指針也同樣要占用內(nèi)存空間，但它的值是一個(gè)內(nèi)存地址或者為空。

[heapvsstack2.gif]

4.指令：

在后面的文章中你會(huì)看到指令是如何工作的...

* 如何決定放哪兒?

這里有一條黃金規(guī)則:

1. 引用類型總是放在堆中。(夠簡(jiǎn)單的吧?)

2. 值類型和指針總是放在它們被聲明的地方。(這條稍微復(fù)雜點(diǎn)，需要知道棧是如何工作的，然后才能斷定是在哪兒被聲明的。)

就像我們先前提到的，棧是負(fù)責(zé)保存我們的代碼執(zhí)行(或調(diào)用)時(shí)的路徑。當(dāng)我們的代碼開始調(diào)用一個(gè)方法時(shí),將放置一段編碼指令(在方法中)到棧上,緊接著放置方法的參數(shù)，然后代碼執(zhí)行到方法中的被“壓?！敝翖ｍ?shù)淖兞课恢谩Ｍㄟ^(guò)以下例子很容易理解...

下面是一個(gè)方法（Method）:

?????????? public int AddFive(int pValue)
????????? {
??????????????? int result;
??????????????? result = pValue + 5;
??????????????? return result;
????????? }

現(xiàn)在就來(lái)看看在棧頂發(fā)生了些什么，記住我們所觀察的棧頂下實(shí)際已經(jīng)壓入了許多別的內(nèi)容。

首先方法（只包含需要執(zhí)行的邏輯字節(jié)，即執(zhí)行該方法的指令，而非方法體內(nèi)的數(shù)據(jù)）入棧，緊接著是方法的參數(shù)入棧。（我們將在后面討論更多的參數(shù)傳遞）

[heapvsstack3.gif]

接著，控制（即執(zhí)行方法的線程）被傳遞到堆棧中AddFive()的指令上，

[heapvsstack4.gif]

當(dāng)方法執(zhí)行時(shí)，我們需要在棧上為“result”變量分配一些內(nèi)存，

[heapvsstack5.gif]

The method finishes execution and our result is returned.
方法執(zhí)行完成，然后方法的結(jié)果被返回。

[heapvsstack6.gif]

通過(guò)將棧指針指向AddFive()方法曾使用的可用的內(nèi)存地址，所有在棧上的該方法所使用內(nèi)存都被清空，且程序?qū)⒆詣?dòng)回到棧上最初的方法調(diào)用的位置(在本例中不會(huì)看到)。

[heapvsstack7.gif]

在這個(gè)例子中，我們的"result"變量是被放置在棧上的，事實(shí)上，當(dāng)值類型數(shù)據(jù)在方法體中被聲明時(shí)，它們都是被放置在棧上的。

值類型數(shù)據(jù)有時(shí)也被放置在堆上。記住這條規(guī)則--值類型總是放在它們被聲明的地方。好的，如果一個(gè)值類型數(shù)據(jù)在方法體外被聲明，且存在于一個(gè)引用類型中，那么它將被堆中的引用類型所取代。

來(lái)看另一個(gè)例子：

假如我們有這樣一個(gè)MyInt類（它是引用類型因?yàn)樗且粋€(gè)類類型）：

????????? public class MyInt
????????? {?????????
???????????? public int MyValue;
????????? }

然后執(zhí)行下面的方法:

????????? public MyInt AddFive(int pValue)
????????? {
??????????????? MyInt result = new MyInt();
??????????????? result.MyValue = pValue + 5;
??????????????? return result;
????????? }

就像前面提到的，方法及方法的參數(shù)被放置到棧上，接下來(lái)，控制被傳遞到堆棧中AddFive()的指令上。

[heapvsstack8.gif]

接著會(huì)出現(xiàn)一些有趣的現(xiàn)象...

因?yàn)?#34;MyInt"是一個(gè)引用類型,它將被放置在堆上,同時(shí)在棧上生成一個(gè)指向這個(gè)堆的指針引用。

[heapvsstack9.gif]

在AddFive()方法被執(zhí)行之后，我們將清空...

[heapvsstack10.gif]

我們將剩下孤獨(dú)的MyInt對(duì)象在堆中（棧中將不會(huì)存在任何指向MyInt對(duì)象的指針!）

[heapvsstack11.gif]

這就是垃圾回收器（后簡(jiǎn)稱GC）起作用的地方。當(dāng)我們的程序達(dá)到了一個(gè)特定的內(nèi)存閥值，我們需要更多的堆空間的時(shí)候，GC開始起作用。GC將停止所有正在運(yùn)行的線程，找出在堆中存在的所有不再被主程序訪問(wèn)的對(duì)象，并刪除它們。然后GC會(huì)重新組織堆中所有剩下的對(duì)象來(lái)節(jié)省空間，并調(diào)整棧和堆中所有與這些對(duì)象相關(guān)的指針。你肯定會(huì)想到這個(gè)過(guò)程非常耗費(fèi)性能，所以這時(shí)你就會(huì)知道為什么我們需要如此重視棧和堆里有些什么，特別是在需要編寫高性能的代碼時(shí)。

Ok... 這太棒了, 當(dāng)它是如何影響我的？

Good question.

當(dāng)我們使用引用類型時(shí)，我們實(shí)際是在處理該類型的指針，而非該類型本身。當(dāng)我們使用值類型時(shí)，我們是在使用值類型本身。聽起來(lái)很迷糊吧？

同樣，例子是最好的描述。

假如我們執(zhí)行以下的方法：

????????? public int ReturnValue()
????????? {
??????????????? int x = new int();
??????????????? x = 3;
??????????????? int y = new int();
??????????????? y = x;?????
??????????????? y = 4;?????????
??????????????? return x;
????????? }

我們將得到值3，很簡(jiǎn)單，對(duì)吧？

假如我們首先使用MyInt類

???? public class MyInt
????????? {
??????????????? public int MyValue;
????????? }

接著執(zhí)行以下的方法：

????????? public int ReturnValue2()
????????? {
??????????????? MyInt x = new MyInt();
??????????????? x.MyValue = 3;
??????????????? MyInt y = new MyInt();
??????????????? y = x;????????????????
??????????????? y.MyValue = 4;?????????????
??????????????? return x.MyValue;
????????? }

我們將得到什么？...??? 4!

為什么？...? x.MyValue怎么會(huì)變成4了呢？...? 看看我們所做的然后就知道是怎么回事了：

在第一例子中，一切都像計(jì)劃的那樣進(jìn)行著：

????????? public int ReturnValue()
????????? {
??????????????? int x = 3;
??????????????? int y = x;???
??????????????? y = 4;
??????????????? return x;
????????? }

[heapvsstack12.gif]

在第二個(gè)例子中，我們沒(méi)有得到"3"是因?yàn)樽兞?#34;x"和"y"都同時(shí)指向了堆中相同的對(duì)象。
????????? public int ReturnValue2()
????????? {
??????????????? MyInt x;
??????????????? x.MyValue = 3;
??????????????? MyInt y;
??????????????? y = x;???????????????
??????????????? y.MyValue = 4;
??????????????? return x.MyValue;
????????? }

[heapvsstack13.gif]

希望以上內(nèi)容能夠使你對(duì)C#中的值類型和引用類型的基本區(qū)別有一個(gè)更好的認(rèn)識(shí)，并且對(duì)指針及指針是何時(shí)被使用的有一定的基本了解。在系列的下一個(gè)部分，我們將深入內(nèi)存管理并專門討論方法參數(shù)。

To be continued...

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/tager/archive/2009/03/27/1422899.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的.NET中栈和堆的比较1的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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