.NET六大劍客：棧、堆、值類型、引用類型、裝箱和拆箱
一.“堆”，“棧”專區(qū)
這兩個字我相信大家太熟悉了，甚至于米飯是什么？不知道。。。“堆”，“棧”是什么？哦，這個知道。。。
之前我也寫過一篇堆棧的文章，不過寫的不深刻，剖析的也不全面，所以今天也參考了一些大牛的資料。
一、預(yù)備知識—程序的內(nèi)存分配
一個由C/C++編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個部分
1、棧區(qū)（stack）— 由編譯器自動分配釋放 ，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。其
操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。棧是一個內(nèi)存數(shù)組，是一個LIFO（last-in first-out，后進先出）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
2、堆區(qū)（heap） — 一般由程序員分配釋放， 若程序員不釋放，程序結(jié)束時可能由OS回
收 。注意它與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆是兩回事。堆是一塊內(nèi)存區(qū)域，在堆里可以分配大塊的內(nèi)存用于存儲某類型的數(shù)據(jù)。
與棧不同，堆里的內(nèi)存可以任意順序存入和移除。
雖然程序可以在堆里保存數(shù)據(jù)，但并不能顯示地刪除它們。CLR的自動GC（Garbage Collector，垃圾收集器）再判斷出程序的
3、全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)）（static）—，全局變量和靜態(tài)變量的存儲是放在一塊的，初始化的
全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域， 未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另
一塊區(qū)域。 - 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放。
4、文字常量區(qū) —常量字符串就是放在這里的。 程序結(jié)束后由系統(tǒng)釋放
5、程序代碼區(qū)—存放函數(shù)體的二進制代碼。
二、例子程序
這是一個前輩寫的，非常詳細
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化區(qū)
char *p1; 全局未初始化區(qū)
main()
{
int b; 棧
char s[] = "abc"; 棧
char *p2; 棧
char *p3 = "123456"; 123456/0在常量區(qū)，p3在棧上。
static int c =0； 全局（靜態(tài)）初始化區(qū)
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
分配得來得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。
strcpy(p1, "123456"); 123456/0放在常量區(qū)，編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"
優(yōu)化成一個地方。
}
三、堆和棧的理論知識
3.1申請方式
stack:
由系統(tǒng)自動分配。 例如，聲明在函數(shù)中一個局部變量 int b; 系統(tǒng)自動在棧中為b開辟空
間
heap:
需要程序員自己申請，并指明大小，在c中malloc函數(shù)
如p1 = (char *)malloc(10);
在C++中用new運算符
如p2 = new char[10];
但是注意p1、p2本身是在棧中的。
3.2
申請后系統(tǒng)的響應(yīng)
棧：只要棧的剩余空間大于所申請空間，系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存，否則將報異常提示棧溢
出。
堆：首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表，當系統(tǒng)收到程序的申請時，
會遍歷該鏈表，尋找第一個空間大于所申請空間的堆結(jié)點，然后將該結(jié)點從空閑結(jié)點鏈表
中刪除，并將該結(jié)點的空間分配給程序，另外，對于大多數(shù)系統(tǒng)，會在這塊內(nèi)存空間中的
首地址處記錄本次分配的大小，這樣，代碼中的delete語句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。
另外，由于找到的堆結(jié)點的大小不一定正好等于申請的大小，系統(tǒng)會自動的將多余的那部
分重新放入空閑鏈表中。
3.3申請大小的限制
棧：在Windows下,棧是向低地址擴展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一塊連續(xù)的內(nèi)存的區(qū)域。這句話的意
思是棧頂?shù)牡刂泛蜅５淖畲笕萘渴窍到y(tǒng)預(yù)先規(guī)定好的，在WINDOWS下，棧的大小是2M（也有
的說是1M，總之是一個編譯時就確定的常數(shù)），如果申請的空間超過棧的剩余空間時，將
提示overflow。因此，能從棧獲得的空間較小。
堆：堆是向高地址擴展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)是用鏈表來存儲
的空閑內(nèi)存地址的，自然是不連續(xù)的，而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小
受限于計算機系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。由此可見，堆獲得的空間比較靈活，也比較大。
3.4申請效率的比較：
棧由系統(tǒng)自動分配，速度較快。但程序員是無法控制的。
堆是由new分配的內(nèi)存，一般速度比較慢，而且容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片,不過用起來最方便.
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配內(nèi)存，他不是在堆，也不是在棧是
直接在進程的地址空間中保留一塊內(nèi)存，雖然用起來最不方便。但是速度快，也最靈活。
3.5堆和棧中的存儲內(nèi)容
棧： 在函數(shù)調(diào)用時，第一個進棧的是主函數(shù)中后的下一條指令（函數(shù)調(diào)用語句的下一條可
執(zhí)行語句）的地址，然后是函數(shù)的各個參數(shù)，在大多數(shù)的C編譯器中，參數(shù)是由右往左入棧
的，然后是函數(shù)中的局部變量。注意靜態(tài)變量是不入棧的。
當本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，局部變量先出棧，然后是參數(shù)，最后棧頂指針指向最開始存的地
址，也就是主函數(shù)中的下一條指令，程序由該點繼續(xù)運行。
堆：一般是在堆的頭部用一個字節(jié)存放堆的大小。堆中的具體內(nèi)容由程序員安排。
3.6存取效率的比較
char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的；
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的；
但是，在以后的存取中，在棧上的數(shù)組比指針所指向的字符串(例如堆)快。
比如：
#include
void main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p ="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
對應(yīng)的匯編代碼
10: a = c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dWord ptr [ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al
第一種在讀取時直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中，而第二種則要先把指針值讀到
edx中，再根據(jù)edx讀取字符，顯然慢了。
四.為了理解棧和堆，讓我們通過以下的代碼來了解背后到底發(fā)生了什么。
1 public void Method1() 2 { 3 4 // Line 1 5 int i=4; 6 7 8 // Line 2 9 int y=2;10 11 12 //Line 313 class1 cls1 = new class1();14 }
代碼只有三行，現(xiàn)在我們可以一行一行地來了解到底內(nèi)部是怎么來執(zhí)行的。
現(xiàn)在我們許多的開發(fā)者朋友一定很好奇為什么會有兩種不同類型的存儲？我們?yōu)槭裁床荒軐⑺械膬?nèi)存塊分配只到一種類型的存儲上？
如果你觀察足夠仔細，基元數(shù)據(jù)類型并不復(fù)雜，他們僅僅保存像 ‘int i = 0’這樣的值。對象數(shù)據(jù)類型就復(fù)雜了，他們引用其他對象或其他基元數(shù)據(jù)類型。換句話說，他們保存其他多個值的引用并且這些值必須一一地存儲在內(nèi)存中。對象類型需要的是動態(tài)內(nèi)存而基元類型需要靜態(tài)內(nèi)存。如果需求是動態(tài)內(nèi)存的話，那么它將會在堆上為其分配內(nèi)存，相反，則會在棧上為其分配。棧的存取速度比堆快。
最后給大家一個堆和棧的形象比喻：
使用棧就象我們?nèi)ワ堭^里吃飯，只管點菜（發(fā)出申請）、付錢、和吃（使用），吃飽了就
走，不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作，他的好處是快捷，但是自
由度小。
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜肴，比較麻煩，但是比較符合自己的口味，而且自由
度大。
二.值類型和引用類型
CLR支持兩種類型，引用類型和值類型。這兩種類型的不同之處是，他們在.NET類層次結(jié)構(gòu)中的位置不同，那么.NET為其分配的內(nèi)存的方式也是不同的。
咳咳！直白點兒說：值類型就是現(xiàn)金，要用直接用；引用類型是存折，要用還得先去銀行取現(xiàn)。
聲明一個值類型變量，編譯器會在棧上分配一個空間，這個空間對應(yīng)著該值類型變量，空間里存儲的就是該變量的值。引用類型的實例分配在堆上，新建一個引用類型實例，得到的變量值對應(yīng)的是該實例的內(nèi)存分配地址，這就像您的銀行賬號一樣。
C#的所有值類型均隱式派生自System.ValueType：
值類型（Value Type），值類型實例通常分配在線程的堆棧（stack）上，并且不包含任何指向?qū)嵗龜?shù)據(jù)的指針，因為變量本身就包含了其實例數(shù)據(jù)
C#有以下一些引用類型：
可以看出：
再往深剖析就剖內(nèi)存了，鄙人不懂所以就不寫了！
三.裝箱和拆箱
裝箱（box)：把值類型對象轉(zhuǎn)為引用類型的對象；
拆箱(unbox)：把引用類型對象轉(zhuǎn)為值類型的對象。
C#裝箱和拆箱原理：
裝箱：
int age = 24;
object refAge= age;
可以看的出，第一條語句創(chuàng)建一個變量age，并將值放在托管棧中；
第二條語句將age的值賦給引用類型。它將值24放在托管堆中。
這個值類型包裝為引用類型的過程，稱為裝箱。
拆箱：
相反，將引用類型轉(zhuǎn)換為值類型的過程稱為拆箱。拆箱將對對象強制轉(zhuǎn)換為原來的類型。對前面的對象進行拆箱。
int newAge = (int) refAge;
string newAge =(String) refAge;
拆箱的值必須和它要轉(zhuǎn)換的目標的變量有相同的類型。
下面是我們常寫的代碼，那么在這個過程中，裝箱和拆箱到底是怎么轉(zhuǎn)換的呢?
int n = 2;
object obj = (object)n;//裝箱，把數(shù)值類型int轉(zhuǎn)換為引用類型object對象的。
int m = (int)obj;//拆箱，把引用類型的object轉(zhuǎn)換為int類型。
我們可以看看C#代碼被編譯為中間語言IL，就很清楚裝箱和拆箱的過程：
實際編碼過程中到底哪些是裝箱和拆箱呢？
1、引用類型之間不屬于裝箱和拆箱，裝箱、拆箱必須是： 值類型→引用類型 或 引用類型→值類型。
要寫一個高效的高性能的軟件，要注意裝箱和拆箱對應(yīng)用程序造成的影響。個人建議少用！
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