.NET的堆和棧01,基本概念、值類型內存分配

當我們對.NET Framework的一些基本面了解之后，實際上，還是很有必要了解一些更底層的知識。比如.NET Framework是如何進行內存管理的，是如何垃圾回收的......這樣，我們才能寫出更高性能的程序。

在.NET Framework中，有2個地方幫我們保存管理數據：一個是"堆"，也叫"托管堆"，由.NET Framework的垃圾收集器(Garbage Collection, GC)管理；另一個是"棧"，也叫"線程堆棧"，由操作系統直接管理。它們都寄宿在操作系統內存。

本篇主要包括：■ 什么是"棧"■ 什么是"堆"■ 值類型內存分配 ※ 在方法內的值類型內存分配 ※ 在引用類型內部的值類型內存分配■ 練習題

什么是"棧"

可以把"棧"想像成由下而上堆疊起來的盒子，值類型實例存儲于此。

在應用程序中，每當調用一個方法，就相當于在"堆"上放上了一個盒子A，這時，應用程序只能使用處在"棧"最上方、剛被放上的這個盒子A，當方法執行結束，相當于把最上方的盒子A扔掉。接下來，剛才還在A下面的盒子B就處在"棧"的最上方了，于是應用程序又開始使用盒子B，以此類推。而且，每當把最上面的盒子扔掉，其對應的內存也被自動釋放。

棧的優點是執行效率高，缺點是存儲容量有限。

在.NET Framework中，所有派生于System.ValueType的就是值類型，值類型實例位于"棧"。值類型包括：● bool● byte● char● decimal● double● enum● float● int● long● sbyte● short● stuct● uint● ulong● short

什么是"堆"

我們可以在任何時候，使用任何盒子。我們需要借助垃圾收集器(Garbage Collection, GC)的自動回收機制或手動處理，以保證"堆"的盒子被及時回收。

另外，根據引用類型實例的大小，"堆"分為"GC堆"和"LOH(Large Object Heap)堆"，當引用類型實例大小小于85000個字節的時候，實例被分配在"GC堆"上；當實例大小大于或等于于85000個字節的時候，實例被分配在"LOH(Large Object Heap)堆"。

在.NET Framework中，所有派生于System.Object的就是引用類型，引用類型實例位于"堆"。引用類型包括：● 類 class● 接口 interface● 委托 delegate● object● string

值類型內存分配

在方法內的值類型內存分配

public int Add(int x){    int result;    result = x + 2;    return result;}

1、在執行Add(int x)方法之前，方法參數x被存放到"棧"的頂部。

2、在"method table"中搜尋Add()方法，如果找不到，就讓JIT及時編譯再存放到"method table"中去。

3、開始執行Add(int x)方法，局部變量result也需要"棧"中的一些內存。

4、當方法執行完畢，先釋放result,再釋放x，線程堆棧指針重新指向。

在引用類型內部的值類型內存分配

public class MyClass{    public int MyValue;}public MyClass Add(int x){    MyClass result = new MyClass();    result.MyValue = x + 2;    return result;}

1、在執行Add(int x)方法之前，方法參數x被存放到"棧"的頂部。

2、在"method table"中搜尋Add()方法，如果找不到，就讓JIT及時編譯再存放到"method table"中去。

3、開始執行Add(int x)方法，執行MyClass result = new MyClass()先在托管堆上創建一個MyClass的實例，然后在棧上開辟一塊空間并指向實例地址。

4、當方法執行完畢，在棧中由上到下依次釋放內存。

此時，在托管堆上的MyClass實例如何處理呢？

5、此時，垃圾回收器登場了，他在托管堆中搜尋那些不再被引用的對象實例，然后實施回收。

練習題

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

結果是：3， 因為值類型x變量，在方法執行結束之前，一直存在于棧上。

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

參考資料：C# Heap(ing) Vs Stack(ing) in .NET: Part I《你必須知道的.NET(第2版)》，作者王濤。

".NET的堆和棧"系列包括：

.NET的堆和棧01,基本概念、值類型內存分配

.NET的堆和棧02,值類型和引用類型參數傳遞以及內存分配

.NET的堆和棧03,引用類型對象拷貝以及內存分配

.NET的堆和棧04,對托管和非托管資源的垃圾回收以及內存分配