2020-04-20
161
Ранее мы рассматривали следующие элементарные типы данных: int, byte, double, string, object и др. Также есть сложные типы: структуры, перечисления, классы. Все эти типы данных можно разделить на типы значений, еще называемые значимыми типами, (value types) и ссылочные типы (reference types). Важно понимать между ними различия.
Типы значений:
· Целочисленные типы (byte, sbyte, char, short, ushort, int, uint, long, ulong)
· Типы с плавающей запятой (float, double)
· Тип decimal
· Тип bool
· Перечисления enum
· Структуры (struct)
Ссылочные типы:
· Тип object
· Тип string
· Классы (class)
· Интерфейсы (interface)
· Делегаты (delegate)
В чем же между ними различия? Для этого надо понять организацию памяти в.NET. Здесь память делится на два типа: стек и куча (heap). Параметры и переменные метода, которые представляют типы значений, размещают свое значение в стеке. Стек представляет собой структуру данных, которая растет снизу вверх: каждый новый добавляемый элемент помещаются поверх предыдущего. Время жизни переменных таких типов ограничено их контекстом. Физически стек - это некоторая область памяти в адресном пространстве.
|
|
|
Когда программа только запускается на выполнение, в конце блока памяти, зарезервированного для стека устанавливается указатель стека. При помещении данных в стек указатель переустанавливается таким образом, что снова указывает на новое свободное место. При вызове каждого отдельного метода в стеке будет выделяться область памяти или фрейм стека, где будут храниться значения его параметров и переменных.
Например:
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Calculate(5);
Console.ReadKey();
}
static void Calculate(int t)
{
int x = 6;
int y = 7;
int z = y + t;
}
}
При запуске такой программы в стеке будут определяться два фрейма - для метода Main (так как он вызывается при запуске программы) и для метода Calculate:
При вызове этого метода Calculate в его фрейм в стеке будут помещаться значения t, x, y и z. Они определяются в контексте данного метода. Когда метод отработает, все эти переменные уничтожаются, и память в стеке очищается.
Причем если параметр или переменная метода представляет тип значений, то в стеке будет храниться непосредсвенное значение этого параметра или переменной. Например, в данном случае переменные и параметр метода Calculate представляют значимый тип - тип int, поэтому в стеке будут храниться их числовые значения.
Ссылочные типы хранятся в куче или хипе, которую можно представить как неупорядоченный набор разнородных объектов. Физически это остальная часть памяти, которая доступна процессу.
При создании объекта ссылочного типа в стеке помещается ссылка на адрес в куче (хипе). Когда объект ссылочного типа перестает использоваться, то ссылка из стека удаляется, и память очищается. После этого в дело вступает автоматический сборщик мусора: он видит, что на объект в хипе нету больше ссылок, и удаляет этот объект и очищает память.
|
|
|
Так, в частности, если мы изменим метод Calculate следующим образом:
static void Calculate(int t)
{
object x = 6;
int y = 7;
int z = y + t;
}
То теперь значение переменной x будет храниться в куче, так как она представляет ссылочный тип object, а в стеке будет храниться ссылка на объект в куче.
Составные типы
Теперь рассмотим ситуацию, когда тип значений и ссылочный тип представляют составные типы - структуру и класс:
class Program
{
private static void Main(string[] args)
{
State state1 = new State(); // State - структура, ее данные размещены в стеке
Country country1 = new Country(); // Country - класс, в стек помещается ссылка на адрес в хипе
// а в хипе располагаются все данные объекта country1
}
}
struct State
{
public int x;
public int y;
public Country country;
}
class Country
{
public int x;
public int y;
}
Здесь в методе Main в стеке выделяется память для объекта state1. Далее в стеке создается ссылка для объекта country1 (Country country1), а с помощью конструктора выделяется место в хипе (new Country()). Ссылка в стеке для объекта country1 будет представлять адрес на место в хипе, по которому размещен данный объект..
Таким образом, в стеке окажутся все поля структуры state1 и ссылка на объект country1 в хипе.
Однако в структуре State также определена переменная ссылочного типа Country. Где она будет хранить свое значение, если она определена в типе значений?
private static void Main(string[] args)
{
State state1 = new State();
state1.country = new Country();
Country country1 = new Country();
}
Значение переменной state1.country также будет храниться в куче, так как эта переменная представляет ссылочный тип:
Копирование значений
Тип данных надо учитывать при копировании значений. При присвоении данных объекту значимого типа он получает копию данных. При присвоении данных объекту ссылочного типа он получает не копию объекта, а ссылку на этот объект в хипе. Например:
private static void Main(string[] args)
{
State state1 = new State(); // Структура State
State state2 = new State();
state2.x = 1;
state2.y = 2;
state1 = state2;
state2.x = 5; // state1.x=1 по-прежнему
Console.WriteLine(state1.x); // 1
Console.WriteLine(state2.x); // 5
Country country1 = new Country(); // Класс Country
Country country2 = new Country();
country2.x = 1;
country2.y = 4;
country1 = country2;
country2.x = 7; // теперь и country1.x = 7, так как обе ссылки и country1 и country2
// указывают на один объект в хипе
Console.WriteLine(country1.x); // 7
Console.WriteLine(country2.x); // 7
Console.Read();
}
Так как state1 - структура, то при присвоении state1 = state2 она получает копию структуры state2. А объект класса country1 при присвоении country1 = country2; получает ссылку на тот же объект, на который указывает country2. Поэтому с изменением country2, так же будет меняться и country1.
