.NET下的記憶體分配機制

對於任何物件的產生，都伴隨著記憶體空間的分配，那麼本文將初步介紹一下.NET下，是如何進行記憶體分配的。

1.概述

CLR支援兩種基本型別：值型別和引用型別。因此，還是把MSDN這張經典檢視拿出來做個鋪墊。

關於具體每種分類都有哪些型別，這裡不做介紹。

2.記憶體分配原則

在.NET Framework中,記憶體中的資源(即所有二進位制資訊的集合)分為"託管資源"和"非託管資源".託管資源必須接受.NET Framework的CLR(通用語言執行時)的管理(諸如記憶體型別安全性檢查),而非託管資源則不必接受.NET Framework的CLR管理. (瞭解更多區別請參閱.NET Framework或C#的高階程式設計資料)
託管資源在.NET Framework中又分別存放在兩種地方: "堆疊"和"託管堆"(以下簡稱"堆")。本文只討論託管資源的記憶體分配。

那麼.NET的託管資源記憶體分配機制如何呢？

實際上，資料在記憶體中的分配位置，取決於該變數的資料型別。

對於記憶體分配的更詳細位置，可以描述如下:

　• 對於值型別的例項，CLR在執行時有兩種分配方式：(1) 如果該值型別的例項作為型別中的方法(Method)中的區域性變數，則該例項被建立線上程棧上；(2) 如果該值型別的例項作為型別的成員，則該例項作為引用型別(引用型別在GC堆或者LOH上建立)的例項的一部分，被建立在GC堆上。下面這段程式碼演示了這兩種情況：

publicclass Test1
{
privateint i;
//上面(2)中的情況,生成Test的例項的同時，int型別的例項i被建立在GC堆上
public Test1()
{
byte b =0;
//(1)中的情況，byte型別的例項b被建立在執行這段程式碼的執行緒棧上
}
}

• 對於引用型別的例項，CLR在執行時也有兩種分配方式：(1) 如果該引用型別的例項的Size<85000Byte，則該例項被建立在GC(Garbage Collection)堆上(當CLR在分配和回收物件時，GC可能會對GC堆進行壓縮)；(2) 如果該引用型別的例項的Size>=85000byte，則該例項被建立在LOH(Large Object Heap)上

(LOH不會被壓縮)。面這段程式碼演示了這兩種情況：

publicclass Test2
{
privateint[] intArr;
public Test2()
{
private Object o = new Object();
//引用o存線上程棧上，它指向GC堆上的Object例項
intArr = newint[21250];
//符合(2)中的Size條件，int陣列的例項被建立在LOH上
}
}

這裡要注意的是，對於引用物件，他包括了引用和物件例項兩部分，例項需要通過對其儲存位置的引用來訪問，對於private Object o = new Object()，其實可以分解為兩句話：

private Object o；

o = new Object()；

其中private Object o是定義了物件的引用，也就是記錄物件例項的指標，而不是物件本身。這個引用儲存於堆疊中，佔用4個位元組；當沒有使用o = new Object()時，引用本身的值為null，也就是不指向任何有效位置；

當o = new Object()後，才真正根據物件的大小，在託管堆中分配空間給物件例項，然後將例項的指標位置賦值給前面的引用。這才完成一個物件的例項化。

在例如，現在有MyStruct和MyClass分別代表一個結構體和一個類，如下：

using System;
publicclass Test
{
staticvoid Main()
{
//定義值型別和引用型別，並完成初始化
MyStruct myStruct = new MyStruct();
MyClass myClass = new MyClass();
//定義另一個值型別和引用型別，
//以便了解其記憶體區別
MyStruct myStruct2 = new MyStruct();
myStruct2 = myStruct;
MyClass myClass2 = new MyClass();
myClass2 = myClass;
}
}

在上述的過程中，我們分別定義了值型別變數myStruct和引用型別變數myClass，並使用new操作符完成記憶體分配和初始化操作。而我們在此強調的是myStruct和myClass兩個變數在記憶體分配方面的區別，還是以一個簡明的圖來展示一下：

　　我們知道，每個變數或者程式都有其堆疊，不同的變數不能共有同一個堆疊地址，因此myStruct和myStruct2在堆疊中一定佔用了不同的堆疊地址，儘管經過了變數的傳遞，實際的記憶體還是分配在不同的地址上，如果我們再對myStruct2變數改變時，顯然不會影響到myStruct的資料。從圖中我們還可以顯而易見的看出，myStruct在堆疊中包含其例項資料，而myClass在堆疊中只是儲存了其例項資料的引用地址，實際的資料儲存在託管堆中。因此，就有可能不同的變數儲存了同一地址的資料引用，當資料從一個引用型別變數傳遞到另一個相同型別的引用型別變數時，傳遞的是其引用地址而不是實際的資料，因此一個變數的改變會影響另一個變數的值。從上面的分析就可以明白的知道這樣一個簡單的道理：值型別和引用型別在記憶體中的分配區別是決定其應用不同的根本原因，由此我們就可以很容易的解釋為什麼引數傳遞時，按值傳遞不會改變形參值，而按址傳遞會改變行參的值，道理正在於此。

3. 巢狀結構

上面講解了型別在記憶體中分配的基本原則，那麼這裡繼續介紹各種型別相互巢狀時候，這些型別是如何分配的。其實還是完全依據上面的基本分配規則的。

　所謂的巢狀結構就是在值型別中巢狀定義了引用型別，或者在引用型別變數中巢狀定義了值型別。

• 引用型別巢狀值型別

　　值型別如果巢狀在引用型別時，也就是值型別在內聯的結構中時，其記憶體分配是什麼樣子呢？其實很簡單，例如類的私有欄位如果為值型別，那它作為引用型別例項的一部分，也分配在託管堆上。例如：

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