(转)值类型和引用类型深入理解

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1.值类型(ValueType)

值类型包括：数值类型，结构体，bool型，用户定义的结构体，枚举，可空类型。

值类型的变量直接存储数据，分配在托管栈中。变量会在创建它们的方法返回时自动释放，例如在一个方法中声明Char型的变量name=’C’，当实例化它的方法结束时，name变量在栈上占用的内存就会自动释放

C#的所有值类型均隐式派生自System.ValueType。

结构体：struct（直接派生于System.ValueType）。
数值类型：整型，sbyte（System.SByte的别 名），short（System.Int16），int（System.Int32），long（System.Int64），byte（System.Byte），ushort（System.UInt16），uint（System.UInt32），ulong（System.UInt64），char（System.Char）。
浮点型：float（System.Single），double（System.Double）。
财务计算的高精度decimal型：decimal（System.Decimal）。 
bool型：bool（System.Boolean的别名）。
用户定义的结构体（派生于System.ValueType）。 
枚举：enum（派生于System.Enum）。

可空类型（派生于System.Nullable<T>泛型结构体，T?实际上是System.Nullable<T>的别名

2.引用类型(ReferenceType)

引用类型包括：数组，用户定义的类、接口、委托，object，字符串，null类型，类。

引用类型的变量持有的是数据的引用，数据存储在数据堆，分配在托管堆中，变量并不会在创建它们的方法结束时释放内存，它们所占用的内存会被CLR中的垃圾回收机制释放。 

数组（派生于System.Array） 
用户需定义以下类型： 
类：class（派生于System.Object）； 
接口：interface（接口不是一个“东西”，所以不存在派生于何处的问题。接口只是表示一种contract约定[contract]）。
委托：delegate（派生于System.Delegate）。 
object（System.Object的别名）； 
字符串：string（System.String的别名）。

3.值类型与引用类型区别：

	值类型	引用类型
存储方式	直接存储数据本身	存储的是数据的引用，数据存储在数据堆中
内存分配	分配在栈中的	分配在堆中
效率	效率高，不需要地址转换	效率较低，需要进行地址转换
内存回收	使用完后立即回收	使用完后不立即回收，而是交给GC处理回收
赋值操作	创建一个新对象	创建一个引用
类型扩展	不易扩展，所有值类型都是密封(seal)的，所以无法派生出新的值类型	具有多态的特性方便扩展
实例分配	通常是在线程栈上分配的（静态分配），但是在某些情形下可以存储在堆中	总是在进程堆中分配（动态分配）

值类型和引用类型树形结构：

 

注：给参数加了fef(out)后，参数是引用传递，这时候传递的是栈地址（指针，引用），否则就是正常的值传递---栈原始数据的拷贝。

 4.内存分配

值类型的实例经常会存储在栈上的。但是也有特殊情况。如果某个类的实例有个值类型的字段，那么实际上该字段会和类实例保存在同一个地方，即堆中。不过引用类型的对象总是存储在堆中。如果一个结构的字段是引用类型，那么只有引用本身是和结构实例存储在一起的（在栈或堆上，视情况而定）。

引用类型在栈中存储一个引用，其实际的存储位置位于托管堆。简称引用类型部署在托管推上。值类型总是分配在它声明的地方：作为字段时，跟随其所属的变量（实例）存储；作为局部变量时，存储在栈上。值类型在内存管理方面具有更好的效率，并且不支持多态，适合用做存储数据的载体；引用类型支持多态，适合用于定义 应用程序的行为。 

注：堆栈(stack)是一种后进先出的数据结构。在内存中，变量会被分配在堆栈上来进行操作。堆(heap)是用于为类型实例(对象)分配空间的内存区域，在堆上创建一个对象，会将对象的地址传给堆栈上的变量(反过来叫变量指向此对象，或者变量引用此对象)。

 5.装箱和拆箱

1）装箱就是将一个值类型转换成等值的引用类型

在堆上为新生成的对象(该对象包含数据，对象本身没有名称)分配内存。

将堆栈上值类型变量的值拷贝到堆上的对象中。

将堆上创建的对象的地址返回给引用类型变量(从程序员角度看，这个变量的名称就好像堆上对象的名称一样)。

2）拆箱就是将一个引用类型转换成等值的值类型

将引用类型变量堆上的值拷贝到栈上面。

总结

值类型和引用类型理解透彻后，我们知道C#里面是值传递，但是有些变量是引用类型的，在传递和拷贝时需要特别注意。方法传递参数时加上ref(out)，为引用传递参数。

值传递仅仅传递的是值，不影响原始值。
引用传递，传递的是内存地址，修改后会改变内存地址对应储存的值。

PS:string虽然是引用类型，但是却局有不变性。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace _07_引用类型和值类型特例String
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            string str = "old String";
            ChangeStr1(str);
            Console.WriteLine("ChangeStr1改变后的str:{0}",str);//--->ChangeStr1改变后的str:old String
            ChangeStr2(ref str);
            Console.WriteLine("ChangeStr2改变后的str:{0}", str);//--->ChangeStr2改变后的str:new String
            Console.ReadKey();
        }

        static void ChangeStr1(string oldStr)
        {
            oldStr = "new String";
        }
        static void ChangeStr2(ref string oldStr)
        {
            oldStr = "new String";
        }
    }
}

上面的代码 str是引用类型，但是，在ChangeStr1方法里面，由于字符串具有不变性，字符串会新开辟一段空间存放“new String”，然后把“new String”的地址赋值给oldStr，但是并没有改变str的地址指向。