提高程序性能，理解和堆，必须就栈的大小有明确定义

谈论C＃中堆和堆栈之间的区别（带有图表）

更新时间：2014年9月18日09:01:35贡献：hebedich

C＃中的堆栈是在编译期间分配的内存空间，因此您的代码必须对堆栈的大小有清晰的定义。堆是程序运行时动态分配的内存空间，可以根据程序的运行状态来确定。要分配的堆内存大小

线程堆栈：称为堆栈堆栈

托管堆：简称堆

使用.Net框架开发程序时，我们不需要关心内存分配问题，因为大型管家GC会为我们处理所有事情。如果我们编写以下两段代码：

代码段1：

public int AddFive(int pValue)
{
int result;
result = pValue + 5;
return result;
}

代码段2：

public class MyInt
{ 
public int MyValue;
}
public MyInt AddFive(int pValue)
{
MyInt result = new MyInt();
result.MyValue = pValue + 5;
return result;
}

问题1：执行代码段1时，您知道pValue和结果如何存储在内存中吗？生命周期是多少？代码片段2呢？

为了解释上述问题，我们应该对堆栈和下面的托管堆（堆）（称为堆）有一个清晰的了解。如果要提高程序性能，则必须了解堆栈和堆！

本文将从堆栈，堆和类型变量开始，并分析我们编写的程序。

当C＃程序在CLR上运行时，该存储器在逻辑上分为两个块：堆栈和堆。这两个基本元素构成了我们的C＃程序的操作环境。

一，堆与堆：区别？

堆栈通常存储我们的代码执行的步骤，例如代码段1中的AddFive（）方法，int pValue变量，int result变量等。另一方面，对象和数据大部分存储在堆。 （译者注：忽略编译器优化）我们可以将堆栈视为一个接一个地堆叠的盒子。使用它时，我们一次从顶部删除一个框。堆栈也是如此。当一个方法（或类型）被调用时，它是从栈顶（称为框架）开始，然后是下一个。堆不是这样。它就像一个仓库，其中存储了各种物品和我们使用的其他信息。与堆栈不同，它们在被调用后不会立即被清除。

图1，堆栈和堆的

（ͼ1)

堆栈内存不需要由我们管理，也不需要由GC管理。当堆栈的顶部元素用完时，将立即释放它。堆需要GC（垃圾收集：垃圾收集器）进行清理。

第二，将什么元素分配给堆栈？什么分配给堆？

执行程序时，堆栈和堆中分配了四种主要类型：值类型，引用类型，指针和指令。

值类型：

在C＃中，从System.ValueType继承的类型称为值类型，主要有以下类型（在CLR 2. 0中支持的类型有所增加）：

* bool

*字节

*字符

*小数点

*两倍

*枚举

*浮动

* int

*长

*字节

*短

*结构

* uint

*乌龙

* ushort

引用类型：

以下是从System.Object继承的引用类型：

*班级

*界面

*代表人

*对象

*字符串

指针：

在存储区中，对类型（通常称为“指针”）的引用由CLR（公共语言运行时）管理，我们无法显示它。应该注意的是，引用的类型（即指针）和引用的类型是两个完全不同的概念。指针占据了内存中的一个内存区域，它仅代表一个内存地址（或空值），而它指向的另一个内存区域就是我们的真实数据或类型。如图2所示：

（ͼ2)

命令：

说明将在以后介绍。

三，如何分配？

首先让我们看两点：

视图1，引用类型始终在堆上分配。 （正确吗？）

观点2，值类型和指针始终分配在定义它们的位置，它们不一定在堆栈上分配。 （这有点难以理解，您需要花点时间）

上面提到的堆栈，在程序运行时，每个线程（线程）都维护自己的专用线程堆栈。

调用方法时，主线程开始在其自己的程序集的元数据中找到被调用的方法，然后通过JIT快速对其进行编译，并将结果（通常是本地CPU指令）放在堆栈。 CPU通过总线从堆栈的顶部获取指令，驱动程序执行该指令。

下面通过示例详细讨论它。

我们在开头列出的摘录1：

public int AddFive(int pValue)
{
int result;
result = pValue + 5;
return result;
}

当AddFive方法开始执行时，方法参数（参数）将分配到堆栈中。如图3所示：

（ͼ3)

注意：该方法不存在于堆栈中，插图仅供参考。

接下来，该指令指向AddFive方法。如果是第一次执行该方法，则必须首先执行JIT即时编译。如图4所示：

（ͼ4)

当该方法开始在内部执行时，变量结果将分配到堆栈上，如图5所示：

（ͼ5)

该方法被执行，该方法返回，如图6所示：

（ͼ6)

执行该方法并返回后，将清除堆栈上的区域。如图7所示：

（ͼ7)

如上所述，通常在堆栈上分配一个值类型变量。您如何理解Viewpoint 2中的内容？ “值类型和指针总是分配在定义它们的位置，而不必在堆栈上分配。”

原因是，如果在方法外部和引用类型中声明了值类型，则它将在堆上分配。

代码段2：

public class MyInt
{ 
public int MyValue;
}
public MyInt AddFive(int pValue)
{
MyInt result = new MyInt();
result.MyValue = pValue + 5;
return result;
}

当线程开始执行AddFive方法时，参数将分配到堆栈上，如图8所示：

（图片8）

由于MyInt是引用类型，因此将其分配在堆上，并在堆栈上生成一个指针（结果），如图9所示：

（图片9）

执行AddFive方法的情况如图10所示：

（ͼ10)

清除堆栈上的内存，并且堆仍然存在，如图11所示：

（ͼ11)

当程序需要更多的堆空间时，GC需要清理垃圾，挂起所有线程，查找所有无法访问的对象（即未引用的对象）并进行清理。并在地址排序后通知堆栈中的指针重新指向该对象。现在我们应该知道理解堆栈和堆对于我们开发高性能程序的重要性。当我们使用引用类型时，通常是对指针的操作，而不是引用类型对象本身。但是值类型可以自己操作。

接下来，我们将通过一个示例来说明这一点。

示例1：

public int ReturnValue()
{
int x = new int();
x = 3;
int y = new int();
y = x; 
y = 4; 
return x;
}

执行结果为3，略有修改：

示例2：

public class MyInt
{
public int MyValue;
}
public int ReturnValue2()
{
MyInt x = new MyInt();
x.MyValue = 3;
MyInt y = new MyInt();
y = x; 
y.MyValue = 4; 
return x.MyValue;
}

执行结果为4。

让我们分析原因。示例1与以下代码具有相同的效果：

public int ReturnValue()
{
int x = 3;
int y = x; 
y = 4;
return x;
}

如图12所示，x和y分别占据堆栈上的一个存储区域，并且不会互相干扰。

（图1 2）

在情况2中，它与以下代码具有相同的作用：

public int ReturnValue2()
{
MyInt x;
x.MyValue = 3;
MyInt y;
y = x; 
y.MyValue = 4;
return x.MyValue;
}

如图13所示，

（ͼ13)

堆栈上的指针x和y指向堆上的同一区域。修改其中之一肯定会更改堆上的数据。

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