学习笔记- 认识值类型与引用类型

认识值类型与引用类型

万变不离其宗，只要搞清楚值类型和引用类型的原理，上面所有题目就都迎刃而解了。

基本概念

下图清晰了展示了.NET中类型分类，值类型主要是一些简单的、基础的数据类型，引用类型主要用于更丰富的、复杂的、复合的数据类型。

内存结构

值类型和引用类型最根源的区别就是其内存分配的差异，在这之前首先要理解CLR的内存中两个重要的概念：

Stack 栈：线程栈，由操作系统管理，存放值类型、引用类型变量（就是引用对象在托管堆上的地址）。栈是基于线程的，也就是说一个线程会包含一个线程栈，线程栈中的值类型在对象作用域结束后会被清理，效率很高。

GC Heap托管堆：进程初始化后在进程地址空间上划分的内存空间，存储.NET运行过程中的对象，所有的引用类型都分配在托管堆上，托管堆上分配的对象是由GC来管理和释放的。托管堆是基于进程的，当然托管堆内部还有其他更为复杂的结构，有兴趣的可以深入了解。

结合下图理解，变量a及其值3都是存储在栈上面。变量b在栈上存储，其值指向字符串“123”的托管堆对象地址(字符串是引用类型,字符串对象是存储在托管堆上面。字符串是一个特殊的引用类型，后面文章会专门探讨)”

值类型一直都存储在栈上面吗？所有的引用类型都存储在托管堆上面吗？

1.单独的值类型变量，如局部值类型变量都是存储在栈上面的；

2.当值类型是自定义class的一个字段、属性时，它随引用类型存储在托管堆上，此时她是引用类型的一部分；

4.所有的引用类型肯定都是存放在托管堆上的。

5.还有一种情况，同上面题目12，结构体（值类型）中定义引用类型字段，结构体是存储在栈上，其引用变量字段只存储内存地址，指向堆中的引用实例。

对象的传递

将值类型的变量赋值给另一个变量（或者作为参数传递），会执行一次值复制。将引用类型的变量赋值给另一个引用类型的变量，它复制的值是引用对象的内存地址，因此赋值后就会多个变量指向同一个引用对象实例。理解这一点非常重要，下面代码测试验证一下：

int v1 = 0;
            int v2 = v1;
            v2 = 100;
            Console.WriteLine("v1=" + v1); //输出：v1=0
            Console.WriteLine("v2=" + v2); //输出：v2=100

            User u1=new User();
            u1.Age = 0;
            User u2 = u1;
            u2.Age = 100;
            Console.WriteLine("u1.Age=" + u1.Age); //输出：u1.Age=100
            Console.WriteLine("u2.Age=" + u2.Age); //输出：u2.Age=100，因为u1/u2指向同一个对象

当把对象作为参数传递的时候，效果同上面一样，他们都称为按值传递，但因为值类型和引用类型的区别，导致其产生的效果也不同。

参数-按值传递：

private void DoTest(int a)
        {
            a *= 2;
        }

        private void DoUserTest(User user)
        {
            user.Age *= 2;
        }

        [NUnit.Framework.Test]
        public void DoParaTest()
        {
            int a = 10;
            DoTest(a);
            Console.WriteLine("a=" + a); //输出：a=10
            User user = new User();
            user.Age = 10;
            DoUserTest(user);
            Console.WriteLine("user.Age=" + user.Age); //输出：user.Age=20
        }

上面的代码示例，两个方法的参数，都是按值传递

对于值类型(int a) ：传递的是变量a的值拷贝副本，因此原本的a值并没有改变。
对于引用类型(User user) ：传递的是变量user的引用地址（User对象实例的内存地址）拷贝副本，因此他们操作都是同一个User对象实例。

参数-按引用传递：

按引用传递的两个主要关键字：out 和 ref不管值类型还是引用类型，按引用传递的效果是一样的，都不传递值副本，而是引用的引用（类似c++的指针的指针）。out 和 ref告诉编译器方法传递额是参数地址，而不是参数本身，理解这一点很重要。

代码简单测试一下，如果换成out效果是相同的

private void DoTest( ref int a)
        {
            a *= 2;
        }

        private void DoUserTest(ref User user)
        {
            user.Age *= 2;
        }

        [NUnit.Framework.Test]
        public void DoParaTest()
        {
            int a = 10;
            DoTest(ref a);
            Console.WriteLine("a=" + a); //输出：a=20 ,a的值改变了
            User user = new User();
            user.Age = 10;
            DoUserTest(ref user);
            Console.WriteLine("user.Age=" + user.Age); //输出：user.Age=20
        }

out 和 ref的主要异同：

out 和 ref都指示编译器传递参数地址，在行为上是相同的；
他们的使用机制稍有不同，ref要求参数在使用之前要显式初始化，out要在方法内部初始化；
out 和 ref不可以重载，就是不能定义Method(ref int a)和Method(out int a)这样的重载，从编译角度看，二者的实质是相同的，只是使用时有区别；

常见问题

C#中sealed关键字
1. sealed关键字
当对一个类应用 sealed 修饰符时，此修饰符会阻止其他类从该类继承。类似于Java中final关键字。
在下面的示例中，类 B 从类 A 继承，但是任何类都不能从类 B 继承。
2. sealed 修饰方法或属性
能够允许类从基类继承，并防止它们重写特定的虚方法或虚属性。
1）sealed是对虚方法或虚属性，也就是同override一起使用，如果不是虚方法或虚属性会报出错误：cannot be sealed because it is not an override

在C#中无法显示的重写Finalize方法，只能通过析构函数语法形式来实现。Finalize方法不能被继承或重载。析构函数不能加任何修饰符，不能带参数，也不能被显示调用，唯一的例外是在子类重写时，通过base调用父类Finalize方法，而且这种方式也被隐式封装在析构函数中。

C# 可空类型（Nullable）
C# 提供了一个特殊的数据类型，nullable 类型（可空类型），可空类型可以表示其基础值类型正常范围内的值，再加上一个 null 值。

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