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C#中值類型和引用類型的區(qū)別深度分析

更新時(shí)間：2014年11月17日 10:19:09 投稿：shichen2014

這篇文章主要介紹了C#中值類型和引用類型的區(qū)別深度分析,以通俗易懂的語言形象化的分析了C#中值類型和引用類型的區(qū)別,對(duì)于深入理解C#數(shù)據(jù)類型有著不錯(cuò)的參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下

本文通俗易懂的分析了C#中值類型和引用類型的區(qū)別。分享給大家供大家參考。具體分析如下：

似乎“值類型和引用類型的區(qū)別”是今年面試的流行趨勢(shì)，我已然是連續(xù)三次（目前總共也就三次）面試第一個(gè)問題就遇到這個(gè)了，這是多大的概率啊，100%，哈哈，我該買彩票去！

言歸正傳，咱還是先來探討探討這二者之間有什么區(qū)別吧。記得有一次電話面試中，我直接跟面試官說：“值類型是現(xiàn)金，引用類型是存折”，后來想想當(dāng)時(shí)說這話雖是有點(diǎn)兒沖動(dòng)地脫口而出，但也沒什么不妥。我這人不善于背理論的教條，喜歡把書本上那些生硬的話跟現(xiàn)實(shí)生活中常見的事物聯(lián)系起來理解和記憶。

直白點(diǎn)兒說：值類型就是現(xiàn)金，要用直接用；引用類型是存折，要用還得先去銀行取現(xiàn)。

聲明一個(gè)值類型變量，編譯器會(huì)在棧上分配一個(gè)空間，這個(gè)空間對(duì)應(yīng)著該值類型變量，空間里存儲(chǔ)的就是該變量的值。引用類型的實(shí)例分配在堆上，新建一個(gè)引用類型實(shí)例，得到的變量值對(duì)應(yīng)的是該實(shí)例的內(nèi)存分配地址，這就像您的銀行賬號(hào)一樣。具體哪些類型是值類型哪些是引用類型，大家翻翻書，背一背就好了，不過我想，做過一段時(shí)間的開發(fā)，即使您背不了書上教條的定義，也不會(huì)把值類型和引用類型搞混的。接下來，還是老規(guī)矩，咱看碼說話吧。

復(fù)制代碼代碼如下:

public class Person

{

    public string Name { get; set; }

    public int Age { get; set; }

}

public static class ReferenceAndValue

{

    public static void Demonstration()

    {

        Person zerocool = new Person { Name = "ZeroCool", Age = 25 };

        Person anders = new Person { Name = "Anders", Age = 47 };

        int age = zerocool.Age;

        zerocool.Age = 22;

        Person guru = anders;

        anders.Name = "Anders  Hejlsberg";

        Console.WriteLine("zerocool's age:\t{0}", zerocool.Age);

        Console.WriteLine("age's value:\t{0}", age);

        Console.WriteLine("anders' name:\t{0}", anders.Name);

        Console.WriteLine("guru' name:\t{0}", guru.Name);

    }

}

上面這段代碼，我們首先創(chuàng)建了一個(gè)Person類，包含了Name和Age兩個(gè)屬性，毋庸置疑，Person類是引用類型，Name也是，因?yàn)樗莝tring類型的（但string是很特殊的引用類型，后面將專門有一篇文章來討論），但Age則是值類型。接下來我們來看看Demonstration方法，其中演示的就是值類型跟引用類型的區(qū)別。

首先，我們聲明了兩個(gè)Person類的實(shí)例對(duì)象，zerocool和anders，前面提到過，這兩個(gè)對(duì)象都被分配在堆上，而zerocool和anders本身其實(shí)只是對(duì)象所在內(nèi)存區(qū)域的起始地址引用，換句話說就是指向這里的指針。我們聲明對(duì)象實(shí)例時(shí)也順便分別進(jìn)行了初始化，首先我們看，zerocool對(duì)象的值類型成員，我們賦值為25（對(duì)，我今年25歲），anders（待會(huì)兒你們就知道是誰了）的Name屬性，我們賦值為“Anders”。齊活兒，接下來看我們?cè)趺锤砂伞?/p>

我們聲明一個(gè)值類型變量age，直接在初始化時(shí)把zerocool的Age值賦給它，顯然，age的值就是25了。但這個(gè)時(shí)候zerocool不高興了，他想裝嫩，私自把自己的年齡改成22歲，剛夠法定結(jié)婚年齡。然后我們又聲明了一個(gè)引用類型的guy對(duì)象，初始化時(shí)就把a(bǔ)nders賦給它，然后anders露出廬山真面目了，他的名字叫“Anders Hejlsberg”（在此向C#之父致敬）。接下來我們來分別答應(yīng)出這幾個(gè)變量的值，看看有什么差別。

Result01

你可能要覺得奇怪（你要不覺得奇怪，也就不用再接著往下看了），為什么我們改了zerocool.Age的值，age沒跟著變，改了anders.Name的值，guru.Name卻跟著變了呢？這就是值類型和引用類型的區(qū)別。我們聲明age值類型變量，并將zerocool.Age賦給它，編譯器在棧上分配了一塊空間，然后把zerocool.Age的值填進(jìn)去，僅此而已，二者并無任何牽連，就像復(fù)印機(jī)一樣，只是把zerocool.Age的值拷貝給age了。而引用類型不一樣，我們?cè)诼暶鱣uy的時(shí)候把a(bǔ)nders賦給它，前面說過，引用類型包含的是只想堆上數(shù)據(jù)區(qū)域地址的引用，其實(shí)就是把a(bǔ)nders的引用也賦給guy了，因此這二者從此指向了同一塊內(nèi)存區(qū)域，既然是指向同一塊區(qū)域，那么甭管誰動(dòng)了里面的“奶酪”，另一個(gè)變現(xiàn)出來的結(jié)果也會(huì)跟著變，就像信用卡跟親情卡一樣，用親情卡取了錢，與之關(guān)聯(lián)的信用卡賬上也會(huì)跟著發(fā)生變化。一提到錢，估計(jì)大家伙兒印象就深了些吧，呵呵！

另外，性能上也會(huì)有區(qū)別的。既然一個(gè)是直接操作內(nèi)存，另一個(gè)則多一步先解析引用地址，那么顯然很多時(shí)候值類型會(huì)減小系統(tǒng)性能開銷。但“很多時(shí)候”不代表“所有時(shí)候”，有些時(shí)候還得量力而為，例如需要大量進(jìn)行函數(shù)參數(shù)傳遞或返回的時(shí)候，老是這樣進(jìn)行字段拷貝，其實(shí)反而會(huì)降低應(yīng)用程序性能。另外，如果實(shí)例會(huì)被頻繁地用于Hashtable或者ArrayList之類的集合中，這些類會(huì)對(duì)其中的值類型變量進(jìn)行裝箱操作，這也會(huì)導(dǎo)致額外的內(nèi)存分配和內(nèi)存拷貝操作，從應(yīng)用程序性能方面來看，其實(shí)也不劃算。

哦對(duì)了，上面提到了一個(gè)概念，裝箱。那么什么是裝箱呢？其實(shí)裝箱就是值類型到引用類型的轉(zhuǎn)化過程。將一個(gè)值類型變量裝箱成一個(gè)引用類型變量，首先會(huì)在托管堆上為新的引用類型變量分配內(nèi)存空間，然后將值類型變量拷貝到托管堆上新分配的對(duì)象內(nèi)存中，最后返回新分配的對(duì)象內(nèi)存地址。裝箱操作是可逆的，所以還有拆箱操作。拆箱操作獲取指向?qū)ο笾邪殿愋筒糠值闹羔?，然后由程序員手動(dòng)將其對(duì)應(yīng)的值拷貝給值類型變量。接下來我們來看看典型的裝箱和拆箱操作。

復(fù)制代碼代碼如下:

public static class BoxingAndUnboxing

{

    public static void Demonstration()

    {

        int ageInt = new int();

        // Boxing operation.

        object ageObject = ageInt;

        //ageObject = null;

        // Unboxing operation.

        ageInt = (int)ageObject;

        Console.WriteLine(ageInt);

    }

}

在該方法中，我們首先聲明了一個(gè)值類型變量ageInt，但并未給它賦值，接著聲明了一個(gè)典型的引用類型變量ageObject，并把a(bǔ)geInt賦給它，這里就進(jìn)行了一次裝箱操作。編譯器現(xiàn)在托管堆上分配一塊內(nèi)存空間（空間大小為對(duì)象中包含的值類型變量所占空間總和外加一個(gè)方法表指針和一個(gè)SyncBlockIndex），然后把a(bǔ)geInt拷貝到這個(gè)空間中，再返回該空間的引用地址。接下來第13行則是拆箱操作，編譯器獲取到ageObject對(duì)象中值類型變量的指針，然后將其值拷貝給值類型變量。如果你把第10行注釋掉的代碼打開（這是通俗說法，其實(shí)就是取消注釋），那么第13行就會(huì)拋出System.NullReferenceException異常，要說問什么，這又會(huì)牽扯出值類型跟引用類型另一個(gè)大的不同?？匆娏税桑暶鱝geInt時(shí)并沒有賦值，如果關(guān)掉第10行代碼，程序不會(huì)報(bào)錯(cuò)，最后打印出個(gè)0，這說明在聲明值類型變量時(shí)，如果沒有初始化賦值，編譯器會(huì)自動(dòng)將其賦值為0，既然值類型沒有引用，那么它就不可能為空。引用類型不一樣，它可以為空引用，一張過期作廢的銀行卡是可以存在。而如果將一個(gè)空的對(duì)象拆箱，編譯器上哪兒去找它里面的值類型變量的指針呢？所以這也是拆箱操作需要注意的地方。

最后，我們?cè)诎阎殿愋秃鸵妙愋椭g其它一些明顯區(qū)別大致羅列如下，以便大家能順利通過面試第一問。

所有值類型都繼承自System.ValueType，但是ValueType沒有附加System.Object包含之外其它任何方法，不過它倒是改寫了Equals和GetHashCode兩個(gè)方法。引用類型變量的Equals比較的是二者的引用地址而不是內(nèi)部的值，值類型變量的Equals方法比較的是二者的值而不是……哦對(duì)了，值類型壓根兒沒有引用地址；
值類型不能作為其它任何類型的基類型，因此不能向值類型中增加任何新的虛方法，更不該有任何抽象方法，所有的方法都是sealed的（不可重寫）；
未裝箱的值類型分配在棧上而不是堆上，而棧又不是GC的地盤兒，因此GC根本不過問值類型變量的死活，一旦值類型變量的作用范圍一過，它所占的內(nèi)存空間就立即被回收掉，不勞GC親自動(dòng)手。
以上羅列的都是值類型和引用類型之間的主要區(qū)別，文碼并茂，相信應(yīng)該給你留下比較深刻的印象，雖不夠深，但愿能起到拋磚引玉的作用。如果去面SDE職位，估計(jì)這深度就差不多了。

希望本文所述對(duì)大家的C#程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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