首先，什麼是值類型，什麼是引用類型？

在C#中值類型的變量直接存儲數據，而引用類型的變量持有的是數據的引用，數據存儲在數據堆中。

值類型（value type）：byte，short，int，long，float，double，decimal，char，bool 和 struct 統稱爲值類型。值類型變量聲明後，不管是否已經賦值，編譯器爲其分配內存。

引用類型（reference type）：string 和 class統稱爲引用類型。當聲明一個類時，只在棧中分配一小片內存用於容納一個地址，而此時並沒有爲其分配堆上的內存空間。當使用 new 創建一個類的實例時，分配堆上的空間，並把堆上空間的地址保存到棧上分配的小片空間中。

值類型的實例通常是在線程棧上分配的（靜態分配），但是在某些情形下可以存儲在堆中。引用類型的對象總是在進程堆中分配（動態分配）。

下面的例子說明值類型和引用類型的區別，代碼如下：

[csharp] view plain copy

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace Parameters
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Dowork();
}
static void Dowork()
{
int i = 0; // int 是值類型
Console.WriteLine(i); // i = 0
Pass.value(i); // 值類型使用的是 i 的副本，i不變
Console.WriteLine(i); // i = 0
WrappendInt wi = new WrappendInt(); // 創建類 WrappendInt 的另外一個實例
Console.WriteLine(wi.Number); // 0 // 被默認構造器初始化爲 0
Pass.Reference(wi); // 調用方法，wi 和 param 將引用同一個對象
Console.WriteLine(wi.Number); // 42
}
}
class Pass
{
public static void value(int param)
{
param = 42; // 賦值操作使用的是值類型參數的一個副本，原始參數不受影響
}
public static void Reference(WrappendInt param) // 創建類 WrappendInt 的一個實例
{
param.Number = 42; // 此參數是引用類型的參數
}
}
class WrappendInt // 類是引用類型
{
public int Number;
}
}

輸出結果爲：

從概念上看，值類型直接存儲其值，而引用類型存儲對其值的引用。這兩種類型存儲在內存的不同地方。在C#中，我們必須在設計類型的時候就決定類型實例的行爲。這種決定非常重要，用《CLR via C#》作者Jeffrey Richter的話來說，“不理解引用類型和值類型區別的程序員將會給代碼引入詭異的bug和性能問題（I believe that a developer who misunderstands the difference between reference types and value types will introduce subtle bugs and performance issues into their code.）”。這就要求我們正確理解和使用值類型和引用類型。

1. 通用類型系統

C#中，變量是值還是引用僅取決於其數據類型。

C#的基本數據類型都以平臺無關的方式來定義。C#的預定義類型並沒有內置於語言中，而是內置於.NET Framework中。.NET使用通用類型系統（CTS）定義了可以在中間語言（IL）中使用的預定義數據類型，所有面向.NET的語言都最終被編譯爲IL，即編譯爲基於CTS類型的代碼。

例如，在C#中聲明一個int變量時，聲明的實際上是CTS中System.Int32的一個實例。這具有重要的意義：

確保IL上的強制類型安全；
實現了不同.NET語言的互操作性；
所有的數據類型都是對象。它們可以有方法，屬性，等。例如：

int i;
i = 1;
string s;
s = i.ToString();

MSDN的這張圖說明了CTS中各個類型是如何相關的。注意，類型的實例可以只是值類型或自描述類型，即使這些類型有子類別也是如此。

2. 值類型

C#的所有值類型均隱式派生自System.ValueType：

結構體：struct（直接派生於System.ValueType）；
- 數值類型：
  - 整型：sbyte（System.SByte的別名），short（System.Int16），int（System.Int32），long（System.Int64），byte（System.Byte），ushort（System.UInt16），uint（System.UInt32），ulong（System.UInt64），char（System.Char）；
  - 浮點型：float（System.Single），double（System.Double）；
  - 用於財務計算的高精度decimal型：decimal（System.Decimal）。
- bool型：bool（System.Boolean的別名）；
- 用戶定義的結構體（派生於System.ValueType）。
枚舉：enum（派生於System.Enum）；
可空類型（派生於System.Nullable<T>泛型結構體，T?實際上是System.Nullable<T>的別名）。

每種值類型均有一個隱式的默認構造函數來初始化該類型的默認值。例如：

int i = new int();

等價於：

Int32 i = new Int32();

等價於：

int i = 0;

等價於：

Int32 i = 0;

使用new運算符時，將調用特定類型的默認構造函數並對變量賦以默認值。在上例中，默認構造函數將值0賦給了i。MSDN上有完整的默認值表。

所有的值類型都是密封（seal）的，所以無法派生出新的值類型。

值得注意的是，引用類型和值類型都繼承自System.Object類。不同的是，幾乎所有的引用類型都直接從System.Object繼承，而值類型則繼承其子類，即直接繼承System.ValueType。System.ValueType直接派生於System.Object。即System.ValueType本身是一個類類型，而不是值類型。其關鍵在於ValueType重寫了Equals()方法，從而對值類型按照實例的值來比較，而不是引用地址來比較。

可以用Type.IsValueType屬性來判斷一個類型是否爲值類型：

TestType testType = new TestType ();
if (testTypetype.GetType().IsValueType)
{
Console.WriteLine("{0} is value type.", testType.ToString());
}

3. 引用類型

C#有以下一些引用類型：

數組（派生於System.Array）
用戶用定義的以下類型：
- 類：class（派生於System.Object）；
- 接口：interface（接口不是一個“東西”，所以不存在派生於何處的問題。Anders在《C# Programming Language》中說，接口只是表示一種約定[contract]）；
- 委託：delegate（派生於System.Delegate）。
object（System.Object的別名）；
字符串：string（System.String的別名）。

可以看出：

引用類型與值類型相同的是，結構體也可以實現接口；
引用類型可以派生出新的類型，而值類型不能；
引用類型可以包含null值，值類型不能（可空類型功能允許將 null 賦給值類型）；
引用類型變量的賦值只複製對對象的引用，而不復制對象本身。而將一個值類型變量賦給另一個值類型變量時，將複製包含的值。

對於最後一條，經常混淆的是string。我曾經在一本書的一個早期版本上看到String變量比string變量效率高；我還經常聽說String是引用類型，string是值類型，等等。例如：

string s1 = "Hello, ";
string s2 = "world!";
string s3 = s1 + s2;//s3 is "Hello, world!"

這確實看起來像一個值類型的賦值。再如：

string s1 = "a";
string s2 = s1;
s1 = "b";//s2 is still "a"

改變s1的值對s2沒有影響。這更使string看起來像值類型。實際上，這是運算符重載的結果，當s1被改變時，.NET在託管堆上爲s1重新分配了內存。這樣的目的，是爲了將做爲引用類型的string實現爲通常語義下的字符串。

4. 值類型和引用類型在內存中的部署

經常聽說，並且經常在書上看到：值類型部署在棧上，引用類型部署在託管堆上。實際上並沒有這麼簡單。

MSDN上說：託管堆上部署了所有引用類型。這很容易理解。當創建一個應用類型變量時：

object reference = new object();

關鍵字new將在託管堆上分配內存空間，並返回一個該內存空間的地址。左邊的reference位於棧上，是一個引用，存儲着一個內存地址；而這個地址指向的內存（位於託管堆）裏存儲着其內容（一個System.Object的實例）。下面爲了方便，簡稱引用類型部署在託管推上。

再來看值類型。《C#語言規範》上的措辭是“結構體不要求在堆上分配內存（However, unlike classes, structs are value types and do not require heap allocation）”而不是“結構體在棧上分配內存”。這不免容易讓人感到困惑：值類型究竟部署在什麼地方？

4.1 數組

考慮數組：

int[] reference = new int[100];

根據定義，數組都是引用類型，所以int數組當然是引用類型（即reference.GetType().IsValueType爲false）。

而int數組的元素都是int，根據定義，int是值類型（即reference[i].GetType().IsValueType爲true）。那麼引用類型數組中的值類型元素究竟位於棧還是堆？

如果用WinDbg去看reference[i]在內存中的具體位置，就會發現它們並不在棧上，而是在託管堆上。

實際上，對於數組：

TestType[] testTypes = new TestType[100];

如果TestType是值類型，則會一次在託管堆上爲100個值類型的元素分配存儲空間，並自動初始化這100個元素，將這100個元素存儲到這塊內存裏。

如果TestType是引用類型，則會先在託管堆爲testTypes分配一次空間，並且這時不會自動初始化任何元素（即testTypes[i]均爲null）。等到以後有代碼初始化某個元素的時候，這個引用類型元素的存儲空間纔會被分配在託管堆上。

4.2 類型嵌套

更容易讓人困惑的是引用類型包含值類型，以及值類型包含引用類型的情況：

public class ReferenceTypeClass
{
    private int _valueTypeField;
    public ReferenceTypeClass()
     {
         _valueTypeField = 0;
     }
    public void Method()
     {
        int valueTypeLocalVariable = 0;
     }
}
ReferenceTypeClass referenceTypeClassInstance = new ReferenceTypeClass();//Where is _valueTypeField?
referenceTypeClassInstance.Method();//Where is valueTypeLocalVariable?

public struct ValueTypeStruct
{
    private object _referenceTypeField;
    public void Method()
     {
         _referenceTypeField = new object();
        object referenceTypeLocalVariable = new object();
     }
}
ValueTypeStruct valueTypeStructInstance = new ValueTypeStruct();
valueTypeStructInstance.Method();//Where is _referenceTypeField？And where is referenceTypeLocalVariable?

單看valueTypeStructInstance，這是一個結構體實例，感覺似乎是整塊扔到棧上的。但是字段_referenceTypeField是引用類型，局部變量referenceTypeLocalVarible也是引用類型。

referenceTypeClassInstance也有同樣的問題，referenceTypeClassInstance本身是引用類型，似乎應該整塊部署在託管堆上。但字段_valueTypeField是值類型，局部變量valueTypeLocalVariable也是值類型，它們究竟是在棧上還是在託管堆上？

規律是：

引用類型部署在託管堆上；
值類型總是分配在它聲明的地方：作爲字段時，跟隨其所屬的變量（實例）存儲；作爲局部變量時，存儲在棧上。

我們來分析一下上面的代碼。對於引用類型實例，即referenceTypeClassInstance：

從上下文看，referenceTypeClassInstance是一個局部變量，所以部署在託管堆上，並被棧上的一個引用所持有；
值類型字段_valueTypeField屬於引用類型實例referenceTypeClassInstance的一部分，所以跟隨引用類型實例referenceTypeClassInstance部署在託管堆上（有點類似於數組的情形）；
valueTypeLocalVariable是值類型局部變量，所以部署在棧上。

而對於值類型實例，即valueTypeStruct：

根據上下文，值類型實例valueTypeStructInstance本身是一個局部變量而不是字段，所以位於棧上；
其引用類型字段_referenceTypeField不存在跟隨的問題，必然部署在託管堆上，並被一個引用所持有（該引用是valueTypeStruct的一部分，位於棧）；
其引用類型局部變量referenceTypeLocalVariable顯然部署在託管堆上，並被一個位於棧的引用所持有。

所以，簡單地說“值類型存儲在棧上，引用類型存儲在託管堆上”是不對的。必須具體情況具體分析。

5. 辨明值類型和引用類型的使用場合

在C#中，我們用struct/class來聲明一個類型爲值類型/引用類型。考慮下面的例子：
SomeType[] oneTypes = new SomeType[100];
如果SomeType是值類型，則只需要一次分配，大小爲SomeType的100倍。而如果SomeType是引用類型，剛開始需要100次分配，分配後數組的各元素值爲null，然後再初始化100個元素，結果總共需要進行101次分配。這將消耗更多的時間，造成更多的內存碎片。所以，如果類型的職責主要是存儲數據，值類型比較合適。
一般來說，值類型（不支持多態）適合存儲供 C#應用程序操作的數據，而引用類型（支持多態）應該用於定義應用程序的行爲。通常我們創建的引用類型總是多於值類型。如果滿足下面情況，那麼我們就應該創建爲值類型：
該類型的主要職責用於數據存儲。
該類型的共有接口完全由一些數據成員存取屬性定義。
該類型永遠不可能有子類。
該類型不具有多態行爲。

5. 值類型和引用類型的區別（小結）

相同點：

引用類型可以實現接口，值類型當中的結構體也可以實現接口；

引用類型和值類型都繼承自System.Object類。

1）範圍方面
C#的值類型包括：結構體（數值類型、bool型、用戶定義的結構體），枚舉，可空類型。
C#的引用類型包括：數組，用戶定義的類、接口、委託，object，字符串。

2）內存分配方面：

數組的元素不管是引用類型還是值類型，都存儲在託管堆上。

引用類型在棧中存儲一個引用，其實際的存儲位置位於託管堆。簡稱引用類型部署在託管推上。而值類型總是分配在它聲明的地方：作爲字段時，跟隨其所屬的變量（實例）存儲；作爲局部變量時，存儲在棧上。（棧的內存是自動釋放的，堆內存是.NET中會由GC來自動釋放）

3）適用場合

值類型在內存管理方面具有更好的效率，並且不支持多態，適合用做存儲數據的載體；引用類型支持多態，適合用於定義應用程序的行爲。

引用類型可以派生出新的類型，而值類型不能，因爲所有的值類型都是密封（seal）的；
引用類型可以包含null值，值類型不能（可空類型功能允許將 null 賦給值類型，如 int? a = null; ）；
引用類型變量的賦值只複製對對象的引用，而不復制對象本身。而將一個值類型變量賦給另一個值類型變量時，將複製包含的值。

值得注意的是，引用類型和值類型都繼承自System.Object類。不同的是，幾乎所有的引用類型都直接從System.Object繼承，而值類型則繼承其子類，即直接繼承System.ValueType。即System.ValueType本身是一個類類型，而不是值類型。其關鍵在於ValueType重寫了Equals()方法，從而對值類型按照實例的值來比較，而不是引用地址來比較。

轉自：http://blog.csdn.net/qiaoquan3/article/details/51202926

C#詳解值類型和引用類型區別

1. 通用類型系統

2. 值類型

3. 引用類型

4. 值類型和引用類型在內存中的部署

4.1 數組

4.2 類型嵌套

5. 辨明值類型和引用類型的使用場合

5. 值類型和引用類型的區別（小結）

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