淺析C#編程中的內(nèi)存管理
C#編程的一個優(yōu)點是程序員不需要關心具體的內(nèi)存管理，尤其是垃圾收集器會處理所有的內(nèi)存清理工作。雖然不必手工管理內(nèi)存，但如果要編寫高質(zhì)量的代碼，還是要理解后臺發(fā)生的事情，理解C#的內(nèi)存管理。本文主要介紹給變量分配內(nèi)存時計算機內(nèi)存中發(fā)生的情況。
C#將數(shù)據(jù)分為兩種：值數(shù)據(jù)類型和引用數(shù)據(jù)類型，這兩種數(shù)據(jù)類型存儲在內(nèi)存中的不同的地方：值數(shù)據(jù)類型存儲在堆棧中，而引用類型存儲在內(nèi)存的托管堆中。
一、內(nèi)存簡介
Windows使用一個系統(tǒng)：虛擬尋址系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的作用是將程序可用的內(nèi)存地址映射到硬件內(nèi)存中的實際地址上。其實際結果就是32位的機子上每個進程都可以使用4GB的內(nèi)存，當然，64位機這個數(shù)字就大了去了。這4GB的內(nèi)存實際上包含了程序的所有的部分：可執(zhí)行代碼，DLL以及程序運行時使用的所有變量的內(nèi)容。這個4GB的內(nèi)存成為虛擬地址空間或虛擬內(nèi)存。為方便，這里成為內(nèi)存。
4GB中的每個存儲單元都是從零開始向上存儲的。要訪問存儲在內(nèi)存中的某個空間中的值，就必須提供表示該存儲單元的一個數(shù)字。在高級編程語言中，編譯器的一個重要作用就是負責將人們可以理解的變量名稱變?yōu)樘幚砥骺梢岳斫獾膬?nèi)存地址。
二、堆棧
在內(nèi)存中，有一個區(qū)域成為堆棧，存儲對象
對象成員的值數(shù)據(jù)類型調(diào)用方法時，傳遞給所有方法的參數(shù)的副本注意：調(diào)用方法時，堆棧存儲的是所有參數(shù)的副本，因此，經(jīng)值類型A傳遞給函數(shù)，A的值是不會變化的。當然，引用類型是會變化的，因為在堆棧中存儲的是引用類型的地址，這在后面會有詳細的介紹。
下面以一個例子來說明堆棧的工作方式，如下面的代碼：
1: {
2: int a;
3: //do something;
4: {
5: int b;
6: //do something
7: }
8: }
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首先聲明a，在內(nèi)部的代碼塊中聲明b，然后內(nèi)部的代碼塊終止，b就出了作用域，最后a出作用域。所以b的生命周期總是包含在a的生命周期內(nèi)，在釋放變量的時候，其順序總是和分配內(nèi)存的順序是相反的。即：變量的生存周期都是嵌套的。這就是堆棧的工作方式。
三、托管堆
堆棧具有相當高的性能，但是變量的生命周期必須是嵌套的，這個要求在有的時候過于苛刻。我們希望有一種別的方法來分配內(nèi)存，存儲一些數(shù)據(jù)，并在方法退出的很長一段時間內(nèi)，這些數(shù)據(jù)仍然是可用的，這時，就使用托管堆。
托管堆(簡稱堆)是內(nèi)存中的另外一個區(qū)域，我們?nèi)匀挥靡粋€例子來說明堆的工作方式，如下面代碼：
1: {
2: Customer customer1;
3: customer1=new Customer();
4: Customer customer2=new Customer();
5: //do something
6: }
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首先，聲明一個Customer：customer1，在堆棧上給這個引用分配存儲控件。請注意：僅僅是給這個引用分配存儲空間，并不是實際的Customer對象。customer1占用4個字節(jié)的空間(32位機)，來表示Customer對象在內(nèi)存中的地址。
然后，執(zhí)行第二行代碼，完成以下操作：
在堆上分配存儲空間，用來存儲Customer對象，注意：這里是Customer對像。
將變量customer1的值設為分配給Customer對象的內(nèi)存地址從這個例子中可以看出，建立引用類型的變量的過程要比獎勵值類型變量的過程復雜，且不避免的有性能的降低。但是，我們可以將一個引用變量的值賦給另一個引用變量，當一個變量出作用域時，它會從堆棧中刪除，但是對象的數(shù)據(jù)仍然保留在內(nèi)存中，知道程序停止。
這樣，我們在將一個引用變量A傳遞給函數(shù)時，僅僅是將變量A的引用傳遞給了函數(shù)，即：僅僅是在堆棧上分配內(nèi)存，即變量B兩者指向同一個內(nèi)存地址。因此，當變量B發(fā)生變化時，變量A也會發(fā)生變化。
四、裝箱和拆箱
裝箱和拆箱就是值類型和引用類型的項目轉(zhuǎn)化，裝箱可以將值類型轉(zhuǎn)化為引用類型，拆箱的作用正好相反，經(jīng)引用類型轉(zhuǎn)化為值類型。
五、垃圾收集
一般情況下。NET運行庫會在認為需要的時候運行垃圾收集器來釋放托管資源，這在大多數(shù)情況下，足夠了。就是說我們沒有必要去關心內(nèi)存。但在有的情況下，我們會強制垃圾回收集器在代碼的某個地方運行，釋放內(nèi)存。這就用到了System.GC.Collect()。System.GC表示一個垃圾收集器。這種情況很少，例如：代碼中大量的對象剛剛停止引用，就適合調(diào)用垃圾收集器。
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