引言

　　本篇文章主要介紹.NET中6個重要的概念：棧，堆，值類型，引用類型，裝箱，拆箱。文章開始介紹當你聲明一個變量時，編譯器內部發生了什么，然后介紹兩個重要的概念：棧和堆；最后介紹值類型和引用類型，并說明一些有關它們的重要原理。

　　最后通過一個簡單的示例代碼說明裝箱拆箱帶來的性能損耗。

　　聲明變量的內部機制

　　在.NET程序中，當你聲明一個變量，將在內存中分配一塊內存。這塊內存分為三部分：1，變量名；2，變量類型；3，變量值。

　　下圖揭示了聲明一個變量時的內部機制，其中分配的內存類型依據你的變量類型。.NET中有兩種類型的內存：棧內存和堆內存。在接下來的內容中，我們會了解到這兩種類型的詳細內容。　　

　　棧和堆

　　為了明白什么是棧和堆，先讓我們看下下面示例代碼的內部機制：

　　這里一共有3行代碼。讓我們一下逐行看一下它們是如何執行的：

　　第1行：當這行代碼執行時，編譯器為它分配一小塊棧內存。運行時棧負責提供程序所需的內存；

　　第2行：程序繼續執行。如同名字一樣，棧在第一塊內存的頂部分配了一塊內存。你也可以認為是模塊或零件一塊一塊疊起來；內存的分配與釋放遵循后進先出(后進先出)邏輯，換句話說，內存只能在示例中i內存塊的頂部分配或釋放。

　　第3行：在第3行，我們創建了一個對象。當該行執行時，編譯器在站上創建了一個指針，真實的對象存儲在另一種叫“堆”的內存中。"堆"并不跟蹤運行內存，它更像一堆隨時可以訪問的對象。堆用于動態分配內存。這里需要著重說明的是引用指針是分配在棧上。聲明Class1 cls1時并不會給Class1的實例分配內存，而是分配一個棧變量cls1（并設置為null）,然后把它指向“堆”。

　　退出方法：當方法退出時，它釋放了棧上所有內存變量。換句話說，棧上所有的"Int"變量都依據后進先出的邏輯被釋放掉了。要注意，此時不會釋放堆內存，這種內存稍后會被“垃圾收集器”釋放。

　　現在可能會有很多朋友奇怪為什么要分配2種內存，而不是僅用一種內存。

　　如果仔細觀察，你會發現基本類型并不復雜，他們值包含簡單的值，如i=0。對象數據類型很復雜，它們會引用其它對象或基本類型。換句話說，它要保持其它多種多樣的引用，而每種類型必須存在內存中。對象類型需要動態內存而基本類型需要靜態內存。如果需要分配動態內存，那么就分配到堆上；反之在棧上。

　　值類型與引用類型

　　現在我們明白了棧和堆，接下來看值類型和引用類型。值類型的數據和內存在同一個位置，而引用類型是一個指向內存的指針。

　　下面示例是一個整形數據類型變量i被賦給另一個整形數據類型變量j。它們的內存值都分配在棧上。當我們把一個int值分配給另外一個int值時，需要創建一個完全不同的拷貝。換句話說，你可以改變其中任何一個而不會影響另外一個。這種數據類型被稱為值類型。　　當我們創建一個對象，并把一個對象賦給另外一個對象時，它們的指針指向相同的內存(如下圖，當我們把obj賦給obj1時，它們指向相同的內存)。換句話說，我們改變其中一個，會影響到另外一個，這種類型稱為引用類型。

　　那么那種類型是值類型和引用類型呢？

　　在.NET中，依據數據類型，變量被分配到堆或棧上。“string”和"Object"是引用類型，其他基本類型被分配到棧上，是值類型，如下圖：

　　裝箱與拆箱

　　通過上面學習，我們學到了很多有用的東西，其中最有用的是明白了當把數據從棧移動到堆上時會有性能損失。如下圖實例，當我們把一個值類型裝箱為引用類型時，數據從棧移動到堆上。反之，數據從堆移動到棧上。這種在堆和棧之間的移動帶來了性能的損失。數據從值類型轉變為引用類型的過程稱為“裝箱”，反之為“拆箱”。

　　如果編譯上面的代碼，在ILDASM中看IL代碼就會發下如何進行裝箱拆箱操作的，如下：

　　裝箱拆箱的性能影響

　　為了揭示裝箱拆箱如何影響性能，我們把下面代碼運行10000次。一個函數有裝箱操作，另一個只有簡單代碼。我們用簡單的計時器看它們的運行時間。裝箱函數耗時 3542 MS，無裝箱操作的耗時2477MS。這說明在實際項目中，除非必須，否則應避免裝箱，拆箱操作。

　　備注：

　　最近在CodeProject上看到<6 important .NET concepts: - Stack, heap, Value types, reference types, boxing and Unboxing>一文，個人覺得非常好，所以就翻一下給不想看英文的同學。由于能力有限，翻譯的不好，望大家多多包涵。