1. 主要內容
類型的基本概念
值類型深入
引用類型深入
值類型與引用類型的比較及應用
2. 基本概念
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，
通用類型的系統的功能：
- 建立一個支持跨語言集成、類型安全和高性能代碼執行的框架。
- 提供一個支持完整實現多種編程語言的面向對象的模型。
- 定義各語言必須遵守的規則，有助於確保用不同語言編寫的對象能夠交互作用。
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();
CLR 支持兩種類型：值類型和引用類型，
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）。
-
數值類型：
- 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）。
值類型（Value Type），值類型實例通常分配在線程的堆棧（stack）上，並且不包含任何指向實例數據的指針，因爲變量本身就包含了其實例數據
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
2.1內存深入
2.2.1 內存機制
數據在內存中分配位置取決與該變量的數據類型，上圖可知值類型分配在線程的堆棧上，引用類型則分配在託管堆上，由GC控制回收，以下代碼和圖演示了引用類型和值類型的區別：
private static class ReferenceVsValue {
// Reference type (because of 'class')
private class SomeRef { public Int32 x; }
// Value type (because of 'struct')
private struct SomeVal { public Int32 x; }
public static void Go() {
SomeRef r1 = new SomeRef(); //在堆上分配
SomeVal v1 = new SomeVal(); // 在棧上分配
r1.x = 5; // 提領指針
v1.x = 5; // 在棧修改
Console.WriteLine(r1.x); // 顯示”5”
Console.WriteLine(v1.x); //同樣顯示”5”
// 下圖左半部分反映了執行以上代碼之後的情形
SomeRef r2 = r1; //只複製引用(指針)
SomeVal v2 = v1; // 在棧上分配並且複製成員
r1.x = 8; // r1.x和r2.x都會更改
v1.x = 9; // 只是更改v1.x,不會更改v2.x
Console.WriteLine(r1.x); // 顯示 "8"
Console.WriteLine(r2.x); // 顯示 "8"
Console.WriteLine(v1.x); // 顯示 "9"
Console.WriteLine(v2.x); // 顯示 "5"
//右半部分反映了在執行所有代碼之後的情況
}
}
圖5-1 圖解代碼執行時的內存分配情況
SomeVal是用Struct來聲明的，而不是用常用的Class，在C#中用Struct聲明的是值類型，每個變量或者程序都有自己的堆棧，不同的變量不能公用一個內存地址因此上圖中SomeRef和SomeVal一定佔用了不同的堆棧，變量經過傳遞後，對v1變量改變時，顯然不會影響到v2的數據，可以看出，堆棧中的v1,v2包含其實際數據，而r1,r2則在堆棧中保存了其實例數據的引用地址，實際的數據保存在託管堆中，因此就有可能不同變量保存了 同一地址的數據引用，當從一個引用類型變量傳遞到另外一個相同的引用類型變量時，傳遞的是引用地址而不是實際的數據，所以改變一個變量的值會影響到另外一個變量的值，值類型與引用類型在內存中的分配是決定其應用不同的根本原因，由此可以容易的解釋爲什麼傳遞參數的時候，按值傳遞不會改變形參的值，而按地址傳遞會改變形參的值。
內存分配的幾點：
-
值類型變量做爲局部變量時，該實例將被創建在堆棧上；而如果值類型變量作爲類型的成員變量時，它將作爲類型實例數據的一部分，同該類型的其他字段都保存在託管堆上，將在接下來的嵌套結構部分來詳細說明問題。
-
引用類型變量數據保存在託管堆上，但是根據實例的大小有所區別，如下：如果實例的大小小於85000Byte時，則該實例將創建在GC堆上；而當實例大小大於等於85000byte時，則該實例創建在LOH（Large Object Heap）堆上。
2.2.2嵌套類型
嵌套結構就是在值類型中嵌套定義了引用類型，或者在引用類型變量中嵌套定義了值類型
- 引用類型嵌套值類型
public class NestedValueinRef
{
//aInt做爲引用類型的一部分將分配在託管堆上
private int aInt;
public NestedValueinRef
{
//aChar則分配在該段代碼的線程棧上
char achar = 'a';
}
} 圖5-2 內存分配圖可以表示爲：
- 值類型嵌套引用類型
引用類型嵌套在值類型時，內存的分配情況爲：該引用類型將作爲值類型的成員變量，堆棧上將保存該成員的引用，而成員的實際數據還是保存在託管堆中.
public struct NestedRefinValue
{
public MyClass myClass;
public NestedRefinValue
{
myClass.X = 1;
myClass.Y = 2;
}
}
圖5-3 內存分配圖可以表示爲:
