值类型和引用类型

一、值类型和引用类型的定义和区别

1.值类型包括基础类型(int、float、bool)、枚举类型enum、结构体类型struct。派生自System.ValueType(继承Object)。

  引用类型包括类Class、接口Interface、委托delegate、数组ArrayList、字符串String。派生自Object。

  扩展:ValueType重写了Equals()方法,从而对值类型按照实例的值来比较,而不是引用地址来比较。

  Vector3、Quaternion是值类型,GameObject、Transform是引用类型。

2.值类型存储的是变量实际的值,引用类型存储的是变量的内存地址,指向托管堆内存。

3.值类型存储在栈上,引用类型存储在托管堆上(地址存在栈上)。

   扩展:栈是有序、连续的内存域,由系统自动分配和维护,需要在编译期间预先分配好内存大小。

             堆是无序、不连续的内存域,由用户自己控制释放或者触发GC。

4.值类型在赋值时,会生成独立的数据副本,修改新值时,旧的变量不受影响。

  引用类型在赋值时,传递的是内存地址,新数据和旧数据指向同一个托管堆数据,修改任意一个值时,另一个也会变化。

5.值类型不可以派生,不可以为空。引用类型可以派生,可以为空。

值类型赋值
引用类型赋值

二、装箱和拆箱

装箱和拆箱的定义:

装箱是值类型转换为引用类型的过程 ;

拆箱是引用类型转换为值类型的过程。

int value = 10;

object obj = value;                 //装箱

int newValue = (int)obj;          //拆箱


装箱和拆箱的内存操作:

装箱操作:

1.生成一个新的引用类型,在托管堆中分配内存。(分配内存)

2.将值类型数据拷贝到分配的内存中。(数据拷贝)

3.返回托管堆对象的地址。

装箱过程

拆箱操作:

1.获取托管堆中值类型部分字段的地址。

2.将引用对象的值拷贝到栈上的新实例中。

拆箱过程

什么时候会发生装箱/拆箱:

1.一个包含参数类型为Object的方法,调用该方法时传入了值类型参数,会发生装箱。

2.使用非泛型容器(如ArrayList),将值类型加入容器时,会发生装箱。


如何避免装箱和拆箱的性能开销:

装箱操作会生成新的引用对象并赋值,并且造成GC,会造成较大的开销,因此需要尽量避免:

1.针对上述情况1,使用重载方法避免装箱。

2.针对上述情况2,使用泛型容器避免装箱。

3.对于多次装箱操作,可以考虑提前进行显式装箱,减少装箱次数。


三、值类型和引用类型的嵌套

1.值类型嵌套定义引用类型(struct结构包含class):

   值类型嵌套定义引用类型时,栈上将保存该引用类型的地址,而实际的数据则依然保存在托管堆中。


   //值类型嵌套定义引用类型的情况

    public struct Temp

    {

        //结构体字段,注意:结构体中字段不能被初始化

        private TestClass testClass;

        //结构体的构造函数,注意:结构体中不能显式定义无参的构造函数

        public Temp(TestClass t)

        {

        if(t ==null)

            thrownewArgumentNullException("t");

        testClass = t;

        testClass.x =10;

        testClass.y =20;

    }

}

值类型嵌套引用类型


2.引用类型嵌套定义值类型(class包含值类型):

   i.类的字段类型是值类型,它将作为引用类型实例的一部分,被分配到托管堆中。

   ii.但那些作为局部变量的值类型,则仍然会被分配到线程栈中。

public classTest

{

    // num作为引用类型的一部分被分配到托管堆上

    private int num =10;

    public void Temp()

    {

        // d被分配到线程栈上

        double d =3.14;

    }

}

引用类型嵌套值类型
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