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前言
今天重新看了下关于CLR基元类型的东西,觉得还是有必要将其记录下来,毕竟这是理解CLR成功
之路上的重要一步,希望你也和我一样。
基元类型
编译器直接支持的数据类型称之为基元类型,针对那些程序员自定义的类型而言。所有基元类型
直接映射到FCL(Framework class library)中存在的类型;比如C#中int直接映射到System.
Int32类型,且在编译为IL(中间语言)时,他们将会是一模一样的:
int a=0; System.Int32 a=0; int a=new int(); System.Int32 a=new System.Int32();
至于,为什么我们经常使用的是int这样的简单类型,而不是System.Int32,微软在C#语言规范
(CLS)中有这样的建议:“从风格上说,最好是使用关键字,而不是使用完整的系统类型名称”。
但是使用关键字有时候会使得程序员倍感迷惑,例如int比较没有Int32那样直接的显示这是一个有
符号的32值。
引用类型
任何称之为“类”的类型都是引用类型。引用类型总是从堆上分配内存,C#的new操作符将会返回对
象的内存地址。使用引用类型时必须考虑以下事实;
-
- 内存必须从托管堆上分配
- 堆上分配的每个对象都有一些额外的成员,它们必须初始化
- 对象中的其他字节总是设为零
- 从托管堆上分配一个对象时,可能强制执行一次垃圾收集操作
很明显,过多的使用引用类型可能会导致应用程序性能显著下降。
引用类型变量的互相赋值只会赋值对象的内存地址,所以指向同一对象的变量在发生改变时实际上影
响的是同一个对象。
值类型
所有值类型又都称之为结构或枚举。值类型在线程栈上分配空间。所有的值类型都直接派生于抽象类
型System.ValueTye,而后者本身又直接从System.Object派生。所有值类型都是密封的(sealed)
,因此,无法被继承,从而无法使用值类型定义新的类型。
值类型变量的互相赋值将会执行一次逐字段的复制。
值类型与引用类型的取舍
将数据类型定义为结构(值类型)需要考虑一下几点:
-
- 不需要从其他类型继承
- 不需要派生
- 类型实例较小或不作为实参和返回值
- 类型实例不需要做线程同步访问
无法继承和派生是值类型的显著特点,你必须慎重考虑他们。另外,若值类型实例过大,在入参时会
发生复制行为,占用空间;在作为返回值时也将值类型的实例复制到调用者的分配内存中。因为未装箱
的值类型没有同步索引块,所以不能使用Monitor或lock等方法(语句)让多个线程同步对这个对象的
访问。
装箱与拆箱
值类型有两种表现形式:未装箱(unboxed)和已装箱(boxed)形式;引用类型总是处于已装箱模
式。
值类型是一种“轻型”的类型,它不会作为对象在托管堆中分配内存,不会被垃圾回收,也不能通过指针
来引用。但在许多情况下我们需要获取对一个值类型实例的引用:
struct Point { public int x,y; } ArrayList list=new ArrayList(); Point p; for(int i=0;i<5;i++) { p.x=p.y=i; list.Add(p); // 将值类型进行装箱,并添加到集合中 }
上面的例子中,由于ArrayList的Add方法需要一个类型为Objec的入参,而我们传入的是值类型Point
,所以这里将发生装箱的操作。所有在值类型转化为引用类型的地方都需要装箱。装箱(boxing)内部
发生的过程如下:
1.在托管堆上分配好内存,大小为值类型所有字段的大小加上引用类型的额外
成员(对象指针和同步块索引)
2.值类型的字段复制到新的堆内存中
3.返回对象的地址
可见,已装箱的值类型的生命周期超过了未装箱的值类型。
另外,值类型在转化为某个接口或调用未重写的基类方法时(所有的值类型都继承System.Object),需
要装箱。因为基类的this希望接受一个指向堆上的一个对象的指针。
拆箱并不是装箱的逆过程:
Point p=(Point)list[0];
拆箱在CLR中分两步完成这个操作:
1.获取已装箱的Point对象中的各个Point字段的地址,这个过程就是拆箱(unboxing);
2.将这些字段包含的值从堆中复制到基于栈的值类型实例中(也就是上例中的p)。
所以,拆箱实际上是指一个寻址的过程,拆箱的代价远低于装箱,因为它确实知识一个简单的寻找指针
的过程而已,在这之后才会发生逐字段复制的过程。