值类型和引用类型的区别

在开始探讨.NET Framework的底层类型系统时，常常会听到一些相互矛盾的说法。一方面，“所有的类型都继承于Object类”，另一方面“在值类型和引用类型之间转换时要特别小心”。搞清楚这些说法的关键在于，要记住——每种类型，无论是内置的结构，如整型或字符串型，还是定制类，如MyEmployee，都继承于Object类。值类型和引用类型的主要区别在于底层实现方式的不同。

值类型和引用类型的区别是一个很好的学习起点，因为这是一个相对简单的区别。更重要的是，作为.NET开发人员，如果编写的不是性能要求特别高的代码，一般不需要注意这个区别。

在把数据赋给值类型和引用类型的时候，两者表现完全不同：

●       在把数据赋给一个值类型时，数据存储在堆栈上的变量中。

●       在把数据赋给一个引用类型时，变量中只存储一个引用，数据则存储在托管堆上。

理解堆栈和堆之间的区别是非常重要的。堆栈是一个比较小的内存区域，进程和线程在其中存储大小固定的数据块。例如，无论数据的实际值是多少，存储整数和小数类型所需要的字节数都不会变化。因此这种变量在堆栈中的位置可以高效地确定(当一个过程需要提取某个变量时，就必须搜索堆栈。如果堆栈包含的变量具有动态的内存大小，这种搜索就需要较长的时间)。

引用类型没有固定的大小。例如，字符串的大小可以在2字节到接近系统中所有的可用内存之间变化。引用类型大小的不确定性意味着，它们包含的数据更适合存储在堆上，而不是堆栈上，但是，引用类型的地址(即数据在堆上的位置)有固定的大小，所以可以存储在堆栈上。把引用存储在堆栈上，整个程序的运行速度会快得多，因为进程可以快速定位与变量中的数据。

固定大小的变量和大小动态变化的变量分别存储在堆栈和堆上，会使对这两种变量的操作方式产生差异。下面通过比较System.Drawing.Point结构(一种值类型)和System.Text. StringBuilder类(一种引用类型)来说明这一点。

Point结构是.NET图形库的一部分，而该图形库是System.Drawing命名空间的一部分。StringBuilder类是System.Text命名空间的一部分，用于高效地编辑字符串。命名空间将在第8章论述。

下面先看看如何使用System.Drawing.Point结构：

Dim ptX As New System.Drawing.Point(10, 20)

Dim ptY As New System.Drawing.Point

ptY = ptX

ptX.X = 200

Console.WriteLine(ptY.ToString())

这个运算的输出是{X=10, Y=20}，这看起来是符合逻辑的。代码在将ptX复制到ptY后，包含在ptX中的数据就复制到堆栈上与ptY相关的位置上。当改变ptX的值时，只有堆栈上与ptX相关的内存被更新，改变ptX的值不会影响ptY。但引用类型不是这样。考虑下面的代码，它使用了System.Text.StringBuilder类：

Dim objX As New System.Text.StringBuilder("Hello World")

Dim objY As System.Text.StringBuilder

objY = objX

objX.Replace("World", "Test")

Console.WriteLine(objY.ToString())

这段代码的运行结果是Hello Test，而不是Hello World。从上面使用Point示例可以看出，在把一个值类型赋给另一个值类型时，会复制存储在堆栈上的数据。因此，在前一个例子中，将objY赋给objX时，堆栈上与objX相关的数据会复制到堆栈上与objY相关的数据上。但是，在本例中，复制的不是实际的数据，而是存储在托管堆上的数据的地址，即objX和objY现在引用的是相同的数据。当堆上的数据发生变化时，如果某个变量保存了对该内存的引用，则与该变量相关的数据就会发生变化。这就是引用类型的默认操作方式，称为浅度复制(shallow copy)。本章的后面将论述字符串上的这个操作方式是如何被重写来执行深度复制的。

值类型和引用类型之间的差异不仅仅是在复制时它们的表现不同。本章的后面将讨论对象所提供的其他功能。下面先看看最常用的值类型，理解.NET是如何使用它们的。