[你必须知道的.NET] 第十回：品味类型---值类型与引用类型

来源：互联网发布：linux scp命令详解编辑：程序博客网时间：2024/05/16 08:58

本文将介绍以下内容：

　　• 类型的基本概念

　　• 值类型深入

　　• 引用类型深入

　　• 值类型与引用类型的比较及应用

　　1. 引言

　　值类型与引用类型的话题经过了两个回合（[第八回：品味类型---值类型与引用类型（上）－内存有理]和[第九回：品味类型---值类型与引用类型（中）－规则无边]）的讨论和切磋，我们就基本的理解层面来说已经差不多了，但是对这一部分的进一步把握和更深刻的理解还要继续和深化，因为我自己就在两篇发布之际，我就得到装配脑袋兄的不倦指导，之后又查阅了很多的资料发现类型在.NET或者说语言基础中何其重要的内涵和深度，因此关于这个话题的讨论还没有停止，以后我将继续分享自己的所得与所感。

　　不过作为一个阶段，本文将值类型和引用类型的讨论从应用示例角度来进一步做以延伸，可以看作是对前两回的补充性探讨。我们从类型定义、实例创建、参数传递、类型判等、垃圾回收等几个方面来简要的对上两回的内容做以剖析，并以一定的IL语言和内存机制来说明，期望进一步加深我们的理解和分析。

　　2. 以代码剖析

　　下面，我们以一个经典的值类型和引用类型对比的示例来剖析，其区别和实质。在剖析的过程中，我们主要以执行分析（主要是代码注释）、内存分析（主要是图例说明）和IL分析（主要是IL代码简析）三个方面来逐知识点解析，最后再做以总结描述，这样就可以有更深的理解。

　　2.1 类型定义

　　定义简单的值类型MyStruct和引用类型MyClass，在后面的示例中将逐渐完善，完整的代码可以点击下载[类型示例代码]。我们的讨论现在开始，

　　• 代码演示

定义值类型
// 01 定义值类型
public struct MyStruct
{
    private int _myNo;
    public int MyNo
    {
        get { return _myNo; }
        set { _myNo = value; }
    }
    public MyStruct(int myNo)
    {
        _myNo = myNo;
    }
    public void ShowNo()
    {
        Console.WriteLine(_myNo);
    }
}

定义引用类型
// 02 定义引用类型
public class MyClass
{
    private int _myNo;

    public int MyNo
    {
        get { return _myNo; }
        set { _myNo = value; }
    }

    public MyClass()
    {
        _myNo = 0;
    }

    public MyClass(int myNo)
    {
        _myNo = myNo;
    }


    public void ShowNo()
    {
        Console.WriteLine(_myNo);
    }
}

　　• IL分析

　　分析IL代码可知，静态方法.ctor用来表示实现构造方法的定义，其中该段IL代码表示将0赋给字段_myNo。

　　2.2 创建实例、初始化及赋值

　　接下来，我们完成实例创建和初始化，和简单的赋值操作，然后在内存和IL分析中发现其实质。

• 代码演示

创建实例、初始化及赋值
public static void Main(string[] args)
{
    //内存分配于线程的堆栈上
    //创建了值为等价"0"的实例
    MyStruct myStruct = new MyStruct();
    //在线程的堆栈上创建了引用，但未指向任何实例
    MyClass myClass;
    //内存分配于托管堆上
    myClass = new MyClass();

    //在堆栈上修改成员
    myStruct.MyNo = 1;
    //将指针指向托管堆
    myClass.MyNo = 2;

    myStruct.ShowNo();
    myClass.ShowNo();

    //在堆栈上新建内存，并执行成员拷贝
    MyStruct myStruct2 = myStruct;
    //拷贝引用地址
    MyClass myClass2 = myClass;

    //在堆栈上修改myStruct成员
    myStruct.MyNo = 3;
    //在托管堆上修改成员
    myClass.MyNo = 4;

    myStruct.ShowNo();
    myClass.ShowNo();
    myStruct2.ShowNo();
    myClass2.ShowNo();    
}

• 内存实况

　　首先是值类型和引用类型的定义，这是一切面向对象的开始，

然后是初始化过程，

简单的赋值和拷贝，是最基本的内存操作，不妨看看，

　2.3 参数传递

　　• 代码演示

参数传递
// 04 ref和out
public class RefAndOut
{
    public static void Main()
    {
        //必须进行初始化，才能使用ref方式传递
        int x = 10;
        ValueWithRef(ref x);
        Console.WriteLine(x);

        //使用out方式传递，不必初始化
        int y;
        ValueWithOut(out y);
        Console.WriteLine(y);

        object oRef = new object();
        RefWithRef(ref oRef);
        Console.WriteLine(oRef.ToString());

        object owith;
        RefWithOut(out owith);
        Console.WriteLine(owith.ToString());
    }
    static void  ValueWithRef(ref int i)
    {
        i = 100;
        Console.WriteLine(i.ToString());
    }

    static void  ValueWithOut(out int i)
    {
        i = 200;
        Console.WriteLine(i.ToString());
    }

    static void RefWithRef(ref object o)
    {
        o = new MyStruct();
        Console.WriteLine(o.ToString());
    }

    static void RefWithOut(out object o)
    {
        o = new String('a', 10);
        Console.WriteLine(o.ToString());
    } 
}

不必多说，就是一个简要阐释，对于参数的传递作者将计划以更多的笔墨来在后面的系列中做以澄清和深入。

　　2.4 类型转换

　　类型转换的演示，包括很多个方面，在此我们只以自定义类型转换为例来做以说明，更详细的类型转换可以参考[第九回：品味类型---值类型与引用类型（中）－规则无边]的[再论类型转换部分]。

　　• 代码演示

　　首先是值类型的自定义类型转换，

Code
public struct MyStruct
{        
    // 01.2 自定义类型转：整形->MyStruct型
    static public explicit operator MyStruct(int myNo)
    {
        return new MyStruct(myNo);
    }

}

然后是引用类型的自定义类型转换，

Code　　
public class MyClass
{
    // 02.2 自定义类型转换：MyClass->string型
    static public implicit operator string(MyClass mc)
    {
        return mc.ToString();
    }

    public override string ToString()
    {
        return _myNo.ToString();
    }
}

最后，我们对自定义的类型做以测试，

Code
public static void Main(string[] args)
{          
    #region 03. 类型转换
    MyStruct MyNum;
    int i = 100;
    MyNum = (MyStruct)i;
    Console.WriteLine("整形显式转换为MyStruct型---");
    Console.WriteLine(i);

    MyClass MyCls = new MyClass(200);
    string str = MyCls;
    Console.WriteLine("MyClass型隐式转换为string型---");
    Console.WriteLine(str);
    #endregion                   
}

　　2.5 类型判等

　　类型判等主要包括：ReferenceEquals()、Equals()虚方法和静态方法、==操作符等方面，同时注意在值类型和引用类型判等时的不同之处，可以参考[第九回：品味类型---值类型与引用类型（中）－规则无边]的[4. 再论类型判等]的简述。

　　• 代码演示

Code
// 01 定义值类型
public struct MyStruct
{ 
    // 01.1 值类型的类型判等
    public override bool Equals(object obj)
    {
        return base.Equals(obj);
    } 
}   

public class MyClass
{ 
    // 02.1 引用类型的类型判等
    public override bool Equals(object obj)
    {
        return base.Equals(obj);
    } 
} 
public static void Main(string[] args) 
{
    #region 05 类型判等
    Console.WriteLine("类型判等---");
    // 05.1 ReferenceEquals判等
    //值类型总是返回false，经过两次装箱的myStruct不可能指向同一地址
    Console.WriteLine(ReferenceEquals(myStruct, myStruct));
    //同一引用类型对象，将指向同样的内存地址
    Console.WriteLine(ReferenceEquals(myClass, myClass));
    //RefenceEquals认为null等于null，因此返回true
    Console.WriteLine(ReferenceEquals(null, null)); 

    // 05.2 Equals判等
    //重载的值类型判等方法，成员大小不同
    Console.WriteLine(myStruct.Equals(myStruct2)) ; 

    //重载的引用类型判等方法，指向引用相同
    Console.WriteLine(myClass.Equals(myClass2)); 

    #endregion 
}

　　2.6 垃圾回收

首先，垃圾回收机制，绝对不是三言两语就能交代清楚，分析明白的。因此，本示例只是从最简单的说明出发，对垃圾回收机制做以简单的分析，目的是有始有终的交代实例由创建到消亡的全过程。

　　• 代码演示

Code
public static void Main(string[] args)
{
    #region 06 垃圾回收的简单阐释
    //实例定义及初始化
    MyClass mc1 = new MyClass();
    //声明但不实体化
    MyClass mc2;
    //拷贝引用，mc2和mc1指向同一托管地址
    mc2 = mc1;
    //定义另一实例，并完成初始化
    MyClass mc3 = new MyClass();
    //引用拷贝，mc1、mc2指向了新的托管地址
    //那么原来的地址成为GC回收的对象，在
    mc1 = mc3;
    mc2 = mc3;
    #endregion 
}

　　• 内存实况

　　GC执行时，会遍历所有的托管堆对象，按照一定的递归遍历算法找出所有的可达对象和不可访问对象，显然本示例中的托管堆A对象没有被任何引用访问，属于不可访问对象，将被列入执行垃圾收集的目标。对象由newobj指令产生，到被GC回收是一个复杂的过程，我们期望在系列的后期对此做以深入浅出的理解。

　　2.7 总结陈述

　　这些示例主要从从基础的方向入手来剖析前前两回中的探讨，不求能够全面而深邃，但求能够一点而及面的展开，技术的魅力正在于千变万化，技术追求者的力求却是从变化中寻求不变，不然我们实质太累了，我想这就是好方法，本系列希望的就是提供一个入口，打开一个方法。示例的详细分析可以下载[类型示例代码]，简单的分析希望能带来丝丝惬意。

　　3. 结论

　　值类型和引用类型，要说的，要做的，还有很多。此篇只是一个阶段，更多的深入和探讨我相信还在继续，同时广泛的关注技术力量的成长，是每个人应该进取的空间和道路。

　　品味类型，为应用之路开辟技术基础。

　　品味类型，继续探讨还会更多精彩。