尽管C#（事实上是基于.Net Framework的所有语言）自动处理了内存的分配和释放的问题，并且引入了垃圾收集机制，有完善的数据类型管理能力。但是对于很多情况下，了解其深层的机制是非常有用的，能够大大提高程序的效率。如今Phone7的发布，在移动设备和一些特殊应用上。聪明而又有技巧地处理内存管理和各种数据类型显得非常有用，能够更好得维护和开发程序。
1. Windows内存管理机制
各位要深入了解C#的内存管理机制，首先必须要先了解下Windows的内存管理系统。俺记得大学的时候开过一门课叫《操作系统原理》，大家别砸我，这门课俺烤得不好……hh, 关键是提一下内存管理系统，大家还记得块映射和分页映射不？CPU在高速缓存里维护了一张表，放的是内存和磁盘上的数据块的映射关系。具体我就不说了（书上弄了两章来掰扯这个机制），反正就是把一个程序的内存空间分成很多块，会有个算法把最近使用的内存块写入内存（RAM），内存块还可以分，放进高速缓存（Cache），以便下次访问能够高速读取。当然还涉及到写的机制，有很多种方式，还有冲突处理，锁什么的，这些机制当年很令人抓狂哈，现在想想其实网站和程序的缓存机制不是就脱胎于这些算法吗？只不过简单了很多。在32位的系统下，一个程序的最大内存空间是4GB，这4GB就这么在底层的操作系统下管理着，分成了很多段，页和块。这些内存块里放了些什么东西呢？嗯，大家都知道的--数据和逻辑。逻辑就是你的代码中的方法，表示计算，运行，处理；那数据就是要加工的对象了。在C++里面分成简单数据类型和指针数据类型。这个数据，包括变量，常量，对象实体。通常数据占据了一个程序绝大部分的内存空间。也是我们需要进行内存管理的部分。
2. C#数据类型
其实C#中的数据类型也是和C++一样分两种，分别是值类型和引用类型。
（1）值类型对应于C++的简单数据类型，比如int，double，bool，值类型是.Net Framework的预定义类型，总共有13个，详见下表：
| 类型 | 说明 | 注意 |
| char | 16位unicode字符 | |
| sbyte | 8位有符号整型 | |
| short | 16位有符号整型 | |
| int | 32位有符号整型 | 数值默认变量类型 |
| long | 64位有符号整型 | 前缀：L |
| byte | 8位无符号整型 | |
| ushort | 16位无符号整型 | |
| unit | 32位无符号整型 | 前缀：U |
| ulong | 64位无符号整型 | 前缀：UL |
| float | 32位单精浮点数 | 前缀：F |
| double | 64位双精浮点数 | 默认浮点数变量类型 |
| decimal | 128位高精度十进位数 | 会造成性能损失，前缀：M |
| bool | bool值 | true/false |
*16进制数加前缀0x，如0x12ba；
还有一点必须指出，C#中的结构struct和C++不同，这是一个值类型，不能被继承。struct派生于System.ValueType。
.Net的内置类型也叫CTS类型，值类型存储的位置是内存空间的堆栈区（stack），《数据结构》里的堆栈（先进后出）
{
int p1;
int p2;
//code
{
int q1;
int q2;
//code
}
}
| stack top | 变量 |
| 700012-700015 | p1 |
| 700008-700011 | p2 |
| 700004-700007 | q1 |
| 700000-700003 | q2 |
| stack bottom |
可看到上图所示，变量是外层括号先进栈，内层后进栈的顺序。释放时则反之。堆栈指针总是指向最后进栈的变量，同时保留指向下一个堆栈空位的指针。
这样的结构会使得变量的读取非常高效，只要移动指针就能获得和释放变量。缺点是不够灵活，管理很大的数据结构效率不高。对于值类型，是不需要.net的垃圾回收机制的，本身就能很好地进行内存管理。
（2）引用类型对应另外一种C++的数据类型，指针类型。这就是说我们如果创建一个引用类型，那么实际是在堆中分配了一块内存空间。然后这个变量实际上是指向这个内存块的指针，在C#中有两种数据是作为引用类型的：第一类是CTS类型中的引用类型，有两个：object和string； 第二类是C#中各种的类，必须从object继承（包括自定义类和C#类库）。广义上讲object类型加上string也对，因为所有C#（.Net Framwork）的类都是继承于System.object这个基类的。
为什么我们要把Object和String类型分开呢？这个是有原因的，string类型是个很特殊的引用类型。
using System;
namespace StringTest
{
class StringExpress
{
public static void Main()
{
string s1 = "I am a string";
string s2 = s1;
Console.WriteLine(s1);
Console.WriteLine(s2);
s2 = "I am a new string";
Console.WriteLine(s1);
Console.WriteLine(s2);
}
}
}
既然是引用类型大家觉得通常情况下应该显示什么呢？因为变量只是个引用（指针），所以s1和s2应该是指向同一个内存区的，事实上，当运行
string s2 = s1;
s1和s2的确是指向一样的字符串变量的，前两行输出是：
I am a string
I am a string
大家猜猜后两行会是什么呢？结果是：
I am a string
I am a new string
这就是string类型的特殊之处了，当你给string赋一个新值时，将会创建新的对象而不会覆盖原来的值，这实际上是应用了运算符重载，重新分配了引用对象。
Object类有很多应用和特点，会在以后的文章中讨论。装箱拆箱，还有一些对类基本方法也都是在Object中定义的。
3. 垃圾收集
垃圾回收是.Net中的一个非常重要的机制，事实上这个机制在很大程度上确保了.Net Framework的高性能。垃圾回收是一种对引用类型数据进行释放的自动机制。在C++中这个是不存在的，所有的对象实体都要代码明确得释放，否则会一直占据内存空间。
我们知道引用类型，维护的是一个指针。这个指针本身实际上也是放在堆栈（Stack）中的，而指向的内存空间是在堆（heap）中。GC（垃圾收集）去释放堆中的内存是根据引用指针来判断地，如果堆中的一个内存块已经没有任何引用（引用变量已经超出范围），那么当一轮垃圾回收进行时，这块内存会被释放。事实上.Net的垃圾回收机制并不只是做了这些。通常堆中的数据，由于多次释放和分配，会变得支离破碎。成为一块块的内存块，这样为分配新的内存空间造成麻烦。因为分配新的空间时需要遍历整个堆空间，以确定一块足够创建对象实例的内存块，并建立引用变量，同时维护堆的存储记录。这样不但效率底下，而且会降低内存使用率。
GC在垃圾回收时会做两个步骤，1.释放内存空间。2.重新调整并压缩堆区，使剩下的对象重新移动到堆的一个端部。尽管这样做会造成一些额外的资源开销，但是完成这个步骤后，实例化一个对象，以及查找访问实例都会快很多，事实上提高了性能。这个第二步机制也是托管堆和未托管堆的主要区别。
垃圾收集的时机是由系统控制的，具体的算法微软并没有公布过。通常我们也可以自己在需要的时候调用垃圾回收机制，能够显式地执行System.GC.Collect()。但不推荐，因为这个过程事实上是比较消耗资源的，没有自动收集效率高；对整个程序的执行效果来说，正常情况下还是使用系统的自动收集机制更好些。
下一篇文章将会详细分析垃圾回收机制和C#的对象使用。
