C#引用类型深入剖析
C#有很多值得学习的地方,这里我们主要介绍C#引用类型,包括介绍C#引用类型和值类型的区别――通用类型系统等方面。
从概念上看,值类型直接存储其值,而引用类型存储对其值的引用。这两种类型存储在内存的不同地方。在C#中,我们必须在设计类型的时候就决定类型实例的行为。这种决定非常重要,用《CLR via C#》作者Jeffrey Richter的话来说,“不理解引用类型和值类型区别的程序员将会给代码引入诡异的bug和性能问题(I believe that a developer who misunderstands the difference between reference types and value types will introduce subtle bugs and performance issues into their code.)”。这就要求我们正确理解和使用值类型和引用类型。
1. 通用类型系统
2. 值类型
3. 引用类型
4. 值类型和引用类型在内存中的部署
4.1 数组在内存中的部署
4.2 值类型和引用类型的嵌套
5. 正确使用值类型和引用类型
5.1 辨明值类型和引用类型的使用场合
5.2 将值类型尽可能实现为具有常量性和原子性的类型
5.3 确保0为值类型的有效状态
5.4 尽量减少装箱和拆箱
6. 总结
7. 参考
C#引用类型和值类型的区别――通用类型系统
C#中,变量是值还是引用仅取决于其数据类型。
C#的基本数据类型都以平台无关的方式来定义。C#的预定义类型并没有内置于语言中,而是内置于.NET Framework中。.NET使用通用类型系统(CTS)定义了可以在中间语言(IL)中使用的预定义数据类型,所有面向.NET的语言都最终被编译为IL,即编译为基于CTS类型的代码。
例如,在C#中声明一个int变量时,声明的实际上是CTS中System.Int32的一个实例。这具有重要的意义:
确保IL上的强制类型安全;
实现了不同.NET语言的互操作性;
所有的数据类型都是对象。它们可以有方法,属性,等。例如:
int i; i = 1; string s; s = i.ToString();
MSDN的这张图说明了CTS中各个类型是如何相关的。注意,类型的实例可以只是值类型或自描述类型,即使这些类型有子类别也是如此。
C#引用类型和值类型的区别――值类型
C#的所有值类型均隐式派生自System.ValueType:
结构体:struct(直接派生于System.ValueType);
数值类型:
整型:sbyte(System.SByte的别名),short(System.Int16),int(System.Int32),long(System.Int64),byte(System.Byte),ushort(System.UInt16),uint(System.UInt32),ulong(System.UInt64),char(System.Char);
浮点型:float(System.Single),double(System.Double);
用于财务计算的高精度decimal型:decimal(System.Decimal)。
bool型:bool(System.Boolean的别名);
用户定义的结构体(派生于System.ValueType)。
枚举:enum(派生于System.Enum);
可空类型(派生于System.Nullable< T>泛型结构体,T?实际上是System.Nullable< T>的别名)。
每种值类型均有一个隐式的默认构造函数来初始化该类型的默认值。例如:
int i = new int();
等价于:
Int32 i = new Int32();
等价于:
int i = 0;
等价于:
Int32 i = 0;
使用new运算符时,将调用特定类型的默认构造函数并对变量赋以默认值。在上例中,默认构造函数将值0赋给了i。MSDN上有完整的默认值表。
关于int和Int32的细节,在我的另一篇文章中有详细解释:《理解C#中的System.Int32和int》。
所有的值类型都是密封(seal)的,所以无法派生出新的值类型。
值得注意的是,System.ValueType直接派生于System.Object。即System.ValueType本身是一个类类型,而不是值类型。其关键在于ValueType重写了Equals()方法,从而对值类型按照实例的值来比较,而不是引用地址来比较。
可以用Type.IsValueType属性来判断一个类型是否为值类型:
TestType testType = new TestType (); if (testTypetype.GetType().IsValueType) { Console.WriteLine("{0} is value type.", testType.ToString()); }
C#引用类型和值类型的区别――引用类型
C#有以下一些引用类型:
数组(派生于System.Array)
用户用定义的以下类型:
类:class(派生于System.Object);
接口:interface(接口不是一个“东西”,所以不存在派生于何处的问题。Anders在《C# Programming Language》中说,接口只是表示一种约定[contract]);
委托:delegate(派生于System.Delegate)。
object(System.Object的别名);
字符串:string(System.String的别名)。
可以看出:
引用类型与值类型相同的是,结构体也可以实现接口;
引用类型可以派生出新的类型,而值类型不能;
引用类型可以包含null值,值类型不能(可空类型功能允许将 null 赋给值类型);
引用类型变量的赋值只复制对对象的引用,而不复制对象本身。而将一个值类型变量赋给另一个值类型变量时,将复制包含的值。
对于最后一条,经常混淆的是string。我曾经在一本书的一个早期版本上看到String变量比string变量效率高;我还经常听说String是引用类型,string是值类型,等等。例如:
string s1 = "Hello, "; string s2 = "world!"; string s3 = s1 + s2;//s3 is "Hello, world!"
这确实看起来像一个值类型的赋值。再如: