C#中堆和栈的区别分析

线程堆栈：简称栈 Stack

托管堆：简称堆 Heap

使用.Net框架开发程序的时候，我们无需关心内存分配问题，因为有GC这个大管家给我们料理一切。如果我们写出如下两段代码：

代码段1：

publicint AddFive(int pValue)

{

int result;

result =pValue+5;

return result;

}

线程堆栈：简称栈 Stack

托管堆：简称堆 Heap

使用.Net框架开发程序的时候，我们无需关心内存分配问题，因为有GC这个大管家给我们料理一切。如果我们写出如下两段代码：

代码段1：

publicint AddFive(int pValue)

{

int result;

result =pValue+5;

return result;

}

代码段2：

publicclass MyInt

{

publicint MyValue;

}

public MyIntAddFive(int pValue)

{

MyInt result =new MyInt();

result.MyValue =pValue+5;

return result;

}

问题1：你知道代码段1在执行的时候，pValue和result在内存中是如何存放，生命周期又如何？代码段2呢？

要想释疑以上问题，我们就应该对.Net下的栈(Stack)和托管堆(Heap)（简称堆）有个清楚认识，本立而道生。如果你想提高程序性能，理解栈和堆，必须的！

本文就从栈和堆，类型变量展开，对我们写的程序进行庖丁解牛。

C#程序在CLR上运行的时候，内存从逻辑上划分两大块：栈，堆。这俩基本元素组成我们

C#程序的运行环境。

一，栈vs 堆：区别？

栈通常保存着我们代码执行的步骤，如在代码段1中 AddFive()方法，intpValue变量，int result变量等等。而堆上存放的则多是对象，数据等。（译者注:忽略编译器优化）我们可以把栈想象成一个接着一个叠放在一起的盒子。当我们使用的时候，每次从最顶部取走一个盒子。栈也是如此，当一个方法（或类型）被调用完成的时候，就从栈顶取走（called a Frame，译注：调用帧），接着下一个。堆则不然，像是一个仓库，储存着我们使用的各种对象等信息，跟栈不同的是他们被调用完毕不会立即被清理掉。

如图1，栈与堆示意图

(图1)

栈内存无需我们管理，也不受GC管理。当栈顶元素使用完毕，立马释放。而堆则需要

GC(Garbage collection:垃圾收集器)清理。

二，什么元素被分配到栈？什么被分配到堆？

当我们程序执行的时候，在栈和堆中分配有四种主要的类型：值类型，引用类型，指针，指令。

值类型：

在C#中，继承自System.ValueType的类型被称为值类型，主要有以下几种（CLR2.0中支持类型有增加）：

* bool

* byte

* char

* decimal

* double

* enum

* float

* int

* long

* sbyte

* short

* struct

* uint

* ulong

* ushort

引用类型：

以下是引用类型，继承自System.Object：

* class

* interface

* delegate

* object

* string

指针：

在内存区中，指向一个类型的引用，通常被称为“指针”，它是受CLR( Common Language Runtime:公共语言运行时)管理，我们不能显示使用。需要注意的是，一个类型的引用即指针跟引用类型是两个完全不同的概念。指针在内存中占一块内存区，它本身只代表一个内存地址（或者null），它所指向的另一块内存区才是我们真正的数据或者类型。如图2：

(图2)

指令：

后文对指令再做介绍。

三，如何分配？

我们先看一下两个观点：

观点1，引用类型总是被分配在堆上。（正确？）

观点2，值类型和指针总是分配在被定义的地方，他们不一定被分配到栈上。（这个理解起来有点难度，需要慢慢来）

上文提及的栈(Stack)，在程序运行的时候，每个线程(Thread)都会维护一个自己的专属线程堆栈。

当一个方法被调用的时候，主线程开始在所属程序集的元数据中，查找被调用方法，然后通过JIT即时编译并把结果（一般是本地CPU指令）放在栈顶。CPU通过总线从栈顶取指令，驱动程序以执行下去。

下面我们以实例来详谈。

还是我们开篇所列的代码段1：

publicint AddFive(int pValue)

{

int result;

result =pValue+5;

return result;

}

当AddFive方法开始执行的时候，方法参数（parameters）则在栈上分配。如图3：

(图3)

注意：方法并不在栈中存活，图示仅供参考。

接着，指令指向AddFive方法内部，如果该方法是第一次执行，首先要进行JIT即时编译。如图4：

(图4)

当方法内部开始执行的时候，变量result被分配在栈上，如图5：