.NET的堆和栈01,基本概念、值类型内存分配

8/3/2015来源:C#应用人气:1269

.NET的堆和栈01,基本概念、值类型内存分配

当我们对.NET Framework的一些基本面了解之后,实际上,还是很有必要了解一些更底层的知识。比如.NET Framework是如何进行内存管理的,是如何垃圾回收的......这样,我们才能写出更高性能的程序。

在.NET Framework中,有2个地方帮我们保存管理数据:一个是"堆",也叫"托管堆",由.NET Framework的垃圾收集器(Garbage Collection, GC)管理;另一个是"栈",也叫"线程堆栈",由操作系统直接管理。它们都寄宿在操作系统内存。

本篇主要包括:■ 什么是"栈"■ 什么是"堆"■ 值类型内存分配 ※ 在方法内的值类型内存分配 ※ 在引用类型内部的值类型内存分配■ 练习题

什么是"栈"

可以把"栈"想像成由下而上堆叠起来的盒子,值类型实例存储于此。1

在应用程序中,每当调用一个方法,就相当于在"堆"上放上了一个盒子A,这时,应用程序只能使用处在"栈"最上方、刚被放上的这个盒子A,当方法执行结束,相当于把最上方的盒子A扔掉。接下来,刚才还在A下面的盒子B就处在"栈"的最上方了,于是应用程序又开始使用盒子B,以此类推。而且,每当把最上面的盒子扔掉,其对应的内存也被自动释放。

栈的优点是执行效率高,缺点是存储容量有限。

在.NET Framework中,所有派生于System.ValueType的就是值类型,值类型实例位于"栈"。值类型包括:● bool● byte● char● decimal● double● enum● float● int● long● sbyte● short● stuct● uint● ulong● short

什么是"堆"

可以把"堆"想像成一些摆放无序的盒子,引用类型实例存储于此。2

我们可以在任何时候,使用任何盒子。我们需要借助垃圾收集器(Garbage Collection, GC)的自动回收机制或手动处理,以保证"堆"的盒子被及时回收。

另外,根据引用类型实例的大小,"堆"分为"GC堆"和"LOH(Large Object Heap)堆",当引用类型实例大小小于85000个字节的时候,实例被分配在"GC堆"上;当实例大小大于或等于于85000个字节的时候,实例被分配在"LOH(Large Object Heap)堆"。

在.NET Framework中,所有派生于System.Object的就是引用类型,引用类型实例位于"堆"。引用类型包括:● 类 class● 接口 interface● 委托 delegate● object● string

值类型内存分配

在方法内的值类型内存分配

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

1、在执行Add(int x)方法之前,方法参数x被存放到"栈"的顶部。3

2、在"method table"中搜寻Add()方法,如果找不到,就让JIT及时编译再存放到"method table"中去。

3、开始执行Add(int x)方法,局部变量result也需要"栈"中的一些内存。4

4、当方法执行完毕,先释放result,再释放x,线程堆栈指针重新指向。5

在引用类型内部的值类型内存分配

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

1、在执行Add(int x)方法之前,方法参数x被存放到"栈"的顶部。3

2、在"method table"中搜寻Add()方法,如果找不到,就让JIT及时编译再存放到"method table"中去。

3、开始执行Add(int x)方法,执行MyClass result = new MyClass()先在托管堆上创建一个MyClass的实例,然后在栈上开辟一块空间并指向实例地址。6

4、当方法执行完毕,在栈中由上到下依次释放内存。7

此时,在托管堆上的MyClass实例如何处理呢?

5、此时,垃圾回收器登场了,他在托管堆中搜寻那些不再被引用的对象实例,然后实施回收。

练习题

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

结果是:3, 因为值类型x变量,在方法执行结束之前,一直存在于栈上。

public int ReturnValue2()          {                MyInt x = new MyInt();                x.MyValue = 3;                MyInt y = new MyInt();                y = x;                                 y.MyValue = 4;                              return x.MyValue;          }
结果是:4,因为,当通过y=x把x赋值给y时,实际上是把x在托管堆上的地址赋值y,也就是,栈上的x和y都指向托管堆上的同一个对象实例,改变y的字段值,相当于改变x的字段值。

参考资料:C# Heap(ing) Vs Stack(ing) in .NET: Part I《你必须知道的.NET(第2版)》,作者王涛。

".NET的堆和栈"系列包括:

.NET的堆和栈01,基本概念、值类型内存分配

.NET的堆和栈02,值类型和引用类型参数传递以及内存分配

.NET的堆和栈03,引用类型对象拷贝以及内存分配

.NET的堆和栈04,对托管和非托管资源的垃圾回收以及内存分配