浅谈c#中值类型和引用类型
小编这次要给大家分享的是浅谈c#中值类型和引用类型,文章内容丰富,感兴趣的小伙伴可以来了解一下,希望大家阅读完这篇文章之后能够有所收获。
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前言
值类型和引用类型,是c#比较基础,也必须掌握的知识点,但是也不是那么轻易就能掌握,今天跟着老胡一起来看看吧。
典型类型
首先我们看看这两种不同的类型有哪些比较典型的代表。
典型值类型
int, long, float, double等原始类型中表示数字的类型都是值类型,表示时间的datatime也是值类型,除此之外我们还可以通过关键字struct自定义值类型。
典型引用类型
原始类型中,array, list, dictionary, queue, stack和string都是引用类型,除此之外我们通过关键字class自定义引用类型。
基类
c#中所有的类型都最终继承自Object,这是没有疑问的,但是这其中还有些微区别。
值类型基类
对于值类型来说,除了最终继承自Object,还继承自ValueType,继承链如下
但是请不要误解,这里仅仅指的是值类型天然是ValueType,但是不代表值类型能够这么声明
struct Struct1 : ValueType { }
这样是会引起编译错误的,值类型不能继承任何其他类型,值类型只能实现接口,不能继承自其它类型。只有引用类型既可以实现接口也能继承自其它类型。顺便说一下,还有一点比较重要的是,ValueType重写了Object基类的Equals方法和GetHashCode方法,所以当使用Equals比较两个值类型的时候,系统会比较两个值类型的各个属性是否相等,再返回结果,这就是所谓的相等性。与此相对,引用类型在使用Equals的时候,会在后台调用object.ReferenceEquals,换言之,引用类型在比较相等性的时候会考虑同一性。
引用类型基类
对于引用类型就没有那么麻烦,引用类型不会继承自ValueType。引用类型可以继承其他类型。
在内存中的表现
我们都知道,C#将内存分为了两部分,一个是Stack,另外一个是Managed Heap。一般来说,用于函数调用进栈,函数返回出栈,用的是Stack,而当创造一个新的实例时,会根据创建的实例属于值类型还是引用类型决定使用Stack还是Managed Heap。
值类型在内存中
当创建一个值类型对象时,c#会在Stack上面创建一块空间,这块空间就存放这个值类型对象。
int是一个典型的值类型,如下语句
int age = 10;
会存在于内存中的Stack上面。
如果把值类型的实例赋值给另外一个值类型,那么效果就是复制一个新的值类型实例。
int myAge = age;
引用类型在内存中
与值类型在内存中的表现不一样,创建一个引用类型的实例,不但会在Stack上面新建一个引用,还会在Heap上面划分出内存以容纳该引用类型实例。用户在使用的时候通过Stack上面的变量间接引用该实例。
class Author { public string Name{get;set;} public int Age{get;set;} } Author author = new Author(){Name="deatharthas", Age= 32};
注意看和值类型在内存中的区别,引用类型通过Stack上的变量访问位于Heap上面的实例。
在赋值的时候,拷贝的仅仅是Stack上面的变量,新拷贝出来的对象和旧的对象指向的是同一块内存。
Author myAuthor = author;
这个时候,author和myAuthor指向同一块内存,称为同一性,通过调用
object.ReferenceEquals(myAuthor, author);
可以得到验证。
但可能有细心的朋友会有疑问了,不是说int是值类型,值类型是存在于Stack上面的吗?为什么在author类里面,它会在Heap里面呢?赞一个细心!值类型一般存在于Stack上面,但如果某个值类型包含于引用类型,那么它也会随着那个引用类型存放在Heap上面。
当参数时的行为区别
c#中的参数传递默认都是传值(by value),但是根据所传递对象是值类型还是引用类型,它们的行为还是有所区别,现在我们来看看。
值类型当参数
值类型当参数的时候,传递到函数内部的是一份值类型的拷贝,所以在函数内部修改这个拷贝不会影响原对象。除非我们在传递参数的时候使用了ref或者out。
引用类型当参数
如果参数是引用类型,传递到函数内部的依然是一份拷贝,但是这个拷贝是其在Stack上面的变量的拷贝,就像上面的赋值那个例子。所以这个时候这份拷贝其实和原对象指向同一块内存(指向同一性),修改这个对象可以反映到原对象上面。
谨慎返回引用类型
编程是一项需要谨慎的工作,有时候我们经常会犯一些错误,而这些错误又是那么的不明显以至于不摔坑几次,我们根本察觉不了,考虑下面一个例子。
class People { public string Name { get; set; } public int Age { get; set; } private People _Father = null; public People Father { get { return _Father; } } public People(People father) { _Father = father; } public void ShowFather() { Console.WriteLine("father's name is " + Father.Name + " and his age is " + Father.Age); } } class Program { static void Main(string[] args) { People father = new People(null) { Name = "father", Age = 60 }; People son = new People(father); son.ShowFather(); Console.ReadLine(); } }
看起来没什么问题,对吧?Father没有提供setter,似乎是安全的。但是我们试试下面的代码。
static void Main(string[] args) { People father = new People(null) { Name = "father", Age = 60 }; People son = new People(father); var f = son.Father; f.Name="Changed"; son.ShowFather(); Console.ReadLine(); }
看,发现了什么,外部改变了本来应该被封装所保护的Father属性,封装被破坏了!
稍微一想我们应该能明白这个道理,Father属性返回的拷贝的变量和原Father变量指向同一块实例。要想解决这个问题,我们要么返回一个值类型,要么返回一个全新的对象。修改Father属性如下:
public People Father { get { return new People(_Father._Father) { Name = _Father.Name, Age = _Father.Age }; } }
再次测试,
这次封装就没问题了。
总结
我们大概知道了值类型和引用类型的区别,包括它们的行为,在内存的居住方式,以及使用引用类型时可能会遇到的暗坑,希望大家通过阅读这篇文章,能够加深一些对它们的了解,少走一些弯路。
今天也简单的提到了比较时的同一性,和预防封装被破坏所采用的返回一个新的实例拷贝的策略(这个时候适合使用DeepCopy),我们之后有机会再详细聊。
看完这篇关于浅谈c#中值类型和引用类型的文章,如果觉得文章内容写得不错的话,可以把它分享出去给更多人看到。
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