原文連接：https://www.c-sharpcorner.com/article/C-Sharp-heaping-vs-stacking-in-net-part-i/
引言
雖然使用.NET Framework時我們不需要主動關心內存管理和垃圾回收，但爲了保證程序的性能，對內存管理和垃圾回收還是應該有必要的瞭解。從根本上理解內存管理的工作方式，也可以幫助我們理解在項目中使用的每一個變量是如何工作的。在本篇中將帶你一起了解堆和棧的基礎，變量的類型以及他們是如何工作的。
在程序運行的過程中，.NET Framework將對象存儲在兩個空間裏。如果你還不知道，我這就給你介紹一下棧（Stack）和堆（Heap），這倆東西都在幫助我們運行代碼。他們寄存在設備的操作內存中，幷包含我們程序運行所需要的所有信息。
堆和棧的區別
棧主要負責存儲指令，堆主要負責保存對象和數據。
棧就像是一摞盒子，一個壓着一個。每當我們調用一個方法（有時候也叫幀"frame"）時，就會在棧的頂部壓入一個指令用來告訴我們的程序該幹什麼。我們只能獲取到最頂端的那個盒子。當我們最頂端的盒子用完以後（方法執行完畢）就把它扔掉，繼續使用早先放進來的頂部的盒子。不同的是，堆是爲了存儲信息，而不關心命令的執行，所以堆中的任何信息都可以被隨時訪問到。在堆中沒有像棧一樣的讀寫限制。堆就像是我們洗好了但是沒有整理的散亂在牀上的衣服，我們可以快速的拿到我們想要的。棧就像是我們在壁櫥中已經摞好的鞋盒，我們必須拿走上面的，才能得到下面的。
（譯者曰：內存中的棧和數據結構的棧的性質是一樣的，都是後進先出）
上圖中的內容不能正確的表示在內存中的運行情況，只是爲了幫助理解堆和棧的區別。
棧是自我維護的，也就是說他們主要關心自己的內存管理。當頂部的盒子已經不再使用以後，就會被取出來。至於堆，則需要考慮垃圾回收（GC），以保持堆的整潔（沒有人希望到處都是的髒衣服，還散發出臭臭的味道）。
堆和棧上都有什麼？
在代碼運行的過程中，我們主要有四種類型的東東被放在堆和棧裏面：值類型（Value Types）、引用類型（Reference Types）、指針（Pointers）、指令（Instructions）。
值類型
C#中，下面的所有類型都是值類型，因爲他們都繼承自System.ValueType:
- bool
- byte
- char
- decimal
- double
- enum
- float
- int
- long
- sbyte
- short
- struct
- uint
- ulong
- ushort
引用類型
下面列出的都是引用類型，他們繼承自System.Object：
- class
- interface
- delegate
- object
- string
指針
第三種類型是類型的引用（a Reference to a Type），也就是指針。（譯者注：在C#中）我們不會顯示的使用指針，因爲他們被CLR管理。指針和引用類型不同，當我們在說啥啥啥是引用類型的時候，意思是說我們通過指針來訪問它。指針在內存中存儲的內容是其他內存空間的地址。指針空間的開闢和我們在堆棧上開闢其他東東的空間一樣，它的值可以是內存地址，也可以是Null。
指令
後面的內容將告訴你，指令是如何工作的...
怎樣決定什麼東西該去哪裏？
記住這兩條金科玉律：
- 引用類型一定去到堆中。這條夠簡單。
- 值類型和指針一般來說在哪裏聲明的就去到哪裏。這條一丟丟的複雜，需要對棧的工作方式有一定的瞭解以後，才能分辨出這些東東是在哪裏聲明的。
棧在代碼運行過程中用來表示各自線程（Thread）的進度。你可以把它理解爲線程的狀態，並且每個線程都有自己的棧。當代碼在執行一個方法時，線程就開始執行那些被編譯出來的在這個方法表中的指令，這會將該方法的參數壓入到線程的棧中。當我們在執行這個方法時，會將遇到的變量也都壓入到棧的頂部。舉個栗子理解起來會更簡單......
運行下面的代碼：
public int AddFive(int pValue)
{
int result;
result = pValue + 5;
return result;
}
接下來看一下在棧的最頂部到底做了什麼。切記，我們看到的這個棧，已經放了其他內容到裏面。
當我們開始執行這個方法的時候，方法的參數首先被壓入到棧內（之後我們會詳細的討論參數傳遞的問題）。
注意：這個方法是不再棧中的，只是作爲參考。
然後，如果方法是第一次被執行，則會進行JIT編譯，編譯出的指令被加入到方法的表中。
在執行方法的時候，我們需要一定的內存留給result變量，它也被分配在棧中。
方法執行結束以後，我們得到被返回的result。
通過將指向可用內存的指針移動到AddFive()方法開始的地方，可以將棧中分配的內存清理掉，然後我們就可以訪問上一個被裝進棧中的方法了。
在這個例子中，變量result被分配到棧中，事實上，所有的在方法內部聲明的值類型的變量，都會被分配在棧中。
現在，再來看看什麼時候值類型會被分配到堆中。還記得這條規則嗎，值類型在哪裏聲明的就到哪裏去。當然，如果一個值類型聲明在方法外部，但是在引用類型的內部，它就會跟着這個引用類型一起被分配到堆中。
再舉個栗子。
假設我們有下面這個MyInt類，因爲它是個class類型，所以它是個引用類型：
public class MyInt
{
public int MyValue;
}
並且將執行下面的這個方法：
public MyInt AddFive(int pValue)
{
MyInt result = new MyInt();
result.MyValue = pValue + 5;
return result;
}
跟前面一樣，線程在執行這個方法的時候，會把它的參數也壓入到棧中。
見證奇蹟的時刻...
因爲MyInt是一個引用類型，被分配在堆中，並且被一個棧中的指針所引用。
像第一個例子中一樣，當AddFive方法執行完畢以後，我們執行清理...
之後再也沒有對MyInt的引用了，它成了堆中的孤兒。
這時候就輪到GC表演了。當我們的程序達到一定的內存上限時，GC就會閃亮登場。GC會將所有的線程掛起（A FULL STOP），然後查找堆中的所有已經沒用的對象，並且刪除他們。然後GC會對堆中剩下的對象進行整理並且修改引用到這些對象的指針，不管是堆中的還是棧中的。你可以想象，這會造成巨大的內存開銷。這也就時爲什麼對於編寫高性能的代碼來說，關注堆棧中的內容這麼重要了。
（譯者注：GC的詳解看這裏）
好吧，太棒了，但這對我有什麼影響呢？
好問題！
當我們在使用引用類型時，我們是通過指針來完成的，而不是這個對象本身。當我們在使用值類型的時候，我們使用的是這個對象本身。這樣說也許還不夠清楚。
我們再來舉個栗子。
假設我們執行下面的方法：
public int ReturnValue()
{
int x = new int();
x = 3;
int y = new int();
y = x;
y = 4;
return x;
}
我們將得到3這個值，很簡單對吧。
如果我們使用之前的那個MyInt類：
public class MyInt
{
public int MyValue;
}
然後我們執行下面的這個方法：
public int ReturnValue2()
{
MyInt x = new MyInt();
x.MyValue = 3;
MyInt y = new MyInt();
y = x;
y.MyValue = 4;
return x.MyValue;
}
我們會得到什麼？...4！
咋回事呢？x.MyValue怎麼就變成4了呢？看看我們做的是不是有意義：
在第一個栗子裏一切都在計劃內執行的：
public int ReturnValue()
{
int x = 3;
int y = x;
y = 4;
return x;
}
在後面的栗子裏，我們沒有得到預期的3。因爲變量x和y的指針都指向了堆中的同一個對象。
public int ReturnValue2()
{
MyInt x;
x.MyValue = 3;
MyInt y;
y = x;
y.MyValue = 4;
return x.MyValue;
}
希望這能夠幫助你對值類型和引用類型的本質區別有更好的理解，並且對C#中的指針有基本的理解。在本系列的下一節中，我們將進一步討論內存的管理，並具體討論方法的參數問題。
Happy coding.