[编程基础].NET中的c#stack和heap（一）

引用

https://www.c-sharpcorner.com/article/C-Sharp-heaping-vs-stacking-in-net-part-i/

前言

这段时间在巩固c#基础的时候，发现有些基础性的东西在以前是没有仔细去想过的，比如值类型，和引用类型的区分，究竟值类型保存在哪里，引用类型保存在哪里，两个究竟是啥区别。在说到这个问题的时候，我们需要巩固一下堆和堆栈的信息。这个知识点在前面讲GC的时候有带过一点，但是没有详细去了解过，所以现在开始做一次总结。

Stack 和 Heap 有什么区别

堆栈（stack）一般来负责跟踪代码中正在执行的内容（即所谓的“调用”）。而堆（Heap）一般来说负责跟踪我们的对象。
可以将堆栈想想成一系列盒子堆叠在一起。每次调用方法的时候，都是从顶部叠放一个盒子，从而跟踪应用程序中发生的事情。我们只能使用堆栈顶部盒子里面的内容。当我们完成顶部盒子里的后，我们就把这个盒子给丢掉并继续使用推上来的顶部盒子里的内容。堆是类似的，它的主要用途是保存信息，以便可以随时随地的访问堆中的任何内容。和堆栈相比堆没有任何访问限制
堆栈是自我维护的，这就意味着我们可以不用去管理它的内存情况，顶部的数据不再使用就丢弃掉。堆就必须去考虑垃圾回收的情况（GC）。
。
以上图片并不是内存中真实的表现形式，但是能够帮助我们区分堆栈和堆。

堆栈和堆上发生了什么

我们将在执行代码时将四种主要类型的东西放入堆栈和堆中：值类型，引用类型，指针和指令。

值类型

在c#中，使用以下类型声明列表表明的所有“事物”均为值类型（因为它们来自System.ValueType）：
bool

byte

char

decimal

double

enum

float

int

long

sbyte

short

stuct

uint

ulong

ushort

引用类型

所有被声明为以下类型的事物都被称为引用类型：

class

interface

delegate

object
string

指针

放在内存管理方案“事件”的第三种类型是对类型的引用。引用通常被称为指针。在c#中尽量不要明确使用指针，他们是由公共语言运行时（CLR）管理的。指针（或引用）与引用类型的不同之处在于，当我们说某个对象是引用类型时，意味着我们能够通过指针访问它。指针是内存中的一大块空间，指向内存中的另一个空间。指针占用的空间与我们放入堆栈和堆中的其他任何东西一样。其值可以是内存地址或null。

指针是可以在堆栈中也可以在堆中的。

如何决定是放在哪里的

这是我们的两个黄金法则：
引用类型总放在堆上。
值类型和指针总是放在声明它们的地方。
正如我们前面提到的，堆栈（stack）负责跟踪代码执行过程中每个线程的位置。您可以将其视为线程“状态”，并且每个线程都有自己的堆栈。当我们的代码调用执行一个方法时，线程开始执行经过JIT编译并存放在于方法表中的指令，它还将方法的参数放在线程堆栈中。然后当我们遍历代码并在方法中遇到变量时，将它们放置在堆栈的顶部。
public int AddFive(int pValue){
int result;
result = pValue + 5;
return result;
}
这是堆栈顶部的情况。在查看的内容已经位于堆栈的的其他项目之上了。
一旦执行executin ghte方法，该方法的参数将被放置在堆栈上。
注意
该方法不存在与堆栈中，仅作参考说明

首先入栈的是方法体，然后入栈我们方法的参数。
将控制（执行该方法的线程）传递给位于我们类型方法表中的AddFive（）方法的指令，如果这是我们第一次点击该方法，将执行JIT编译

该方法执行时，我们使用一些内存来存储“结果”变量，并将其分配在堆栈上。

该方法完成执行并返回我们的结果。

通过将指针移到AddFive()开始的可用内存地址来清理堆栈上分配的所有内存，然后我们转到堆栈上的上一个方法。

在此实例中，我们的“结果”变量被放置在堆栈上。事实上，每次在方法主体中声明值类型时，它将被放置在堆栈中。
现在，值类型有时也放置在堆上。在规则中：值类型总是去声明它们的地方。所以，如果在方法外部但是在引用类型内部声明了值类型，那么将其放置在堆的引用类型内。
现在来看另一个例子：
如果我们定义以下的MyInt类：
public class MyInt{
public int MyValue;
}
并且正在执行以下方法：
public MyInt AddFive（int pValue）{
MyInt result = new MyInt();
result.MyValue = pValue + 5;
return result;
}
与之前一样，线程开始执行该方法，并且其参数被放置在该线程的堆栈中。

现在开始变得有趣了。
由于MyInt是引用类型，因此将其放置在堆上，并且由堆栈上的指针引用。

在AddFive()完成执行之后,我们正在清理

我们在堆中只剩下一个孤零零的MyInt(堆栈中不再有任何人指向MyInt)

这个时候就是垃圾回收集（GC）发挥作用的地方。一单程序达到一定内存阈值并且需要更多的堆空间时候，便会启动GC。GC将停止所有正在运行的线程（FULL STOP），在堆中找到主程序未访问的所有对象并将其删除。然后，GC将压缩堆中剩余的所有对象以腾出空间，并调整指针指向堆栈和堆中的这些对象。可以想象，这在性能方面可能是非常昂贵的。因此现在您可以了解为什么在尝试编写高性能代码时，注意堆栈和堆中内容是很重要。
那这是怎么影响我的呢？
当使用引用类型时，我们要处理类型的指针，而不是该类型本身。当我们使用值类型时，我们使用的是值类型本身。这是不是十分明确呢？
那我们看下实例代码
如果我们执行以下方法：
public int ReturnValue(){
int x = new int();
x = 3;
int y = new int();
y = x;
y = 4;
return x;
}
这上面返回的值是3，这个很简单对吧。
但是我们如果使用的是MyInt类：
public class MyInt{
public int MyValue;
}
并且我们正在执行以下方法：
public int ReturnValue2(){
MyInt x = new MyInt();
x.MyValue = 3;
MyInt y = new MyInt();
y = x;
y.MyValue = 4;
return x.MyValue;
}
现在我们得到的返回值是几呢：是4。
可能有人想不通为啥这个值是4
我们先来先第一个例子中的内存图

后面我们看下第二个例子的内存图，因为x，y都是指向堆中的同一个对象，所以我们就没办法获得3

希望以上内容能使您更好的了解c#中“值类型”和“引用类型”变量之间的基本区别，以及对什么是指针以及何时使用它的基本理解。

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Stack 和 Heap 有什么区别

堆栈和堆上发生了什么

值类型

引用类型

指针

如何决定是放在哪里的

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