C#值类型和引用类型用C语言理解
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我刚用C#一个来月,可能理解得不对,还请大家指教。
读懂文章你需要对C语言的指针有所理解。
需要注意区别:对CC++来说,任何类型都可以当成C#的“引用类型”,因为有指针。
【在内存上】
void foo() { int aaa = 0; //值类型,aaa在Stack上分配(SUB ESP,XX) int* paaa = new int[123]; //引用类型,paaa在Heap上分配,HeapAlloc(GetProcessHeap()...) foo2(&aaa); //【引用】值类型aaa }->函数退出,aaa从栈上销毁,paaa依然存在在进程堆中。 void foo2(int* paaa) { *paaa = 123; }
【Box和UnBox】
打个很简单的比方:
有函数:
void foo(int* pa) { beginthread(&new_thread...,pa); //启动新线程操作指针pa } void new_thread(int* pa) { Sleep(1000); //新线程睡眠1秒 if (*pa == 123) //判断pa指针的内容是123 OutputDebugStringA("OK."); }
还有函数:
void exec1() { int pa = 123; foo(&pa); }
大家可能看出问题了,当我们执行foo指向栈上的pa的时候,因为exec1函数已经退出,pa的值被系统回收,不可预料,线程体在睡眠一秒后去访问这个栈上的地址可能得到的值不是123,但是如果我们在堆上分配:
void exec2() { int* pa = (int*)malloc(sizeof(int)); *pa = 123; foo(pa); }
执行exec2,就可以确保pa不会被回收,因为没有显式free。
C#同理,Box就是把在exec1中的值类型pa进行exec2的处理,然后执行处理后pa的值在exec1退出后依然在栈上销毁,但是执行foo给进去的pa是一个.NET通过类似malloc这种分配堆内存的方法分配的一个新的指针,并且把原来栈上的值pa给memcpy进去了,并且把这个指针交给了foo函数,这个【指针】就是被装箱(Box)后的【引用类型】,此时foo引用了pa,并且把它又交给new_thread,new_thread操作完了pa后,再也没人使用这个引用类型pa,GC会把pa进行free。
我们可以得出,栈类型在函数体退出后,会被系统自动释放,而堆类型不会,还记得ATL的CComPtr么,而堆数据则要靠GC进行垃圾回收。
如果你对Windows COM和C++有理解,可以这样想象:
ATL::CComPtr = 值类型auto-free。为什么,因为CComPtr在函数体内构造(AddRef),在函数体退出析构(Release)。
std::shared_ptr = 引用类型auto-free。类是new来的,shared_ptr进行引用计数管理,在某个函数体退出时引用计数跑0,才进行delete。
然后我们还可以得出,值类型指向实际的数据,而引用类型指向数据指针。
这个你用后脑就可以想出来了,例子:
void foo() { int aa = 123; //aa直接指向123,编译器通过ESP指针进行间接访问 int* paa = (int*)malloc(sizeof(int)); //paa指向堆上的一块内存 *paa = 123; //编译器使用直接指针访问 }
所以说,C#中,值类型还是栈变量,引用类型则是shared_ptr。
反之,引用到值的拆箱:
void foo() { int* pa = new int[123]; //引用类型 pa[0] = 123; int aa = *pa; //aa是栈上的值类型,从堆上把数据进行memcpy,UnBox }
所以这2个过程是即浪费时间又浪费内存的。
从上面我们可以看出,值类型装箱到引用类型,装箱后,值类型改变了,被装箱的引用类型不会改变,反之同理,比如:
void foo() { int aa = 123; //值类型 int* pa = new int[123]; //引用类型 pa[0] = aa; //堆上的引用类型数据改了 aa = 456; //栈上的值类型变了,但堆上的数据可不会同步变,这可不是WPF的数据绑定,哈哈 }
用C#代码:
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { int aaa = 123; //Value Type IntPtr paaa = System.Runtime.InteropServices.Marshal.AllocHGlobal(sizeof(int)); //Ref Type System.Runtime.InteropServices.Marshal.WriteInt32(paaa,aaa); //Box aaa = System.Runtime.InteropServices.Marshal.ReadInt32(paaa); //UnBox }
【继承关系】
C#的玩意儿都继承System.Object,栈上的值类型继承System.ValueType,这是编译器定义的隐性继承。
也就是这样:
void foo() { int aaa = 123; System.Diagnostics.Debug.WriteLine(((aaa as ValueType) as object).ToString()); }
于是可以这样:
private bool IsValueType(object o) { return o is ValueType ? true : false; } private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { int aaa = 123; System.Diagnostics.Debug.WriteLine(IsValueType(aaa).ToString()); //True var bc = new Form(); System.Diagnostics.Debug.WriteLine(IsValueType(bc).ToString()); //False }
【好玩的东西】
值类型的引用类型:
大家知道,值类型使用栈内存,在C++中,我们有栈上类(就是RIIA,资源分配即初始化),但是在C#中,所有类都必需使用new进行堆上申请,由GC进行统一管理。
比如在DirectShow基本类里面的自动临界区类CCritSec,就像C#里面的lock关键字一样。
栈的特征就是分配->初始化:
int aa = 123;
退出自动销毁。
这个RIIA范式在C++程序员手里那是用得爽。
C#下,因为一切引用类型都是在堆上跑,我们如果要做像RIIA这样的东西怎么办?
可能你已经想到了,using关键字和IDisposable。
这个我就不多说了,自己搜索一下就知道了。