CLR基础 - 基元类型、值类型和引用类型

编程语言的基元类型

  某些数据类型如此常用，以至于许多编辑器允许代码以简化语法来操纵它们。没简化之前的代码如下所示：

System.Int32 a = new System.Int32();

简化之后的代码如下：

int a =0;

编译器直接支持的数据类型称为 基元类型。基元类型直接映射到 Framework 类库( FCL)中存在的类型。表 5-1 列出了FCL 类型在 C# 中有的基元类型。只要符合公共语言规范（CLS）的类型，其他语言都提供了类似的基元类型。

 

checked 和 unchecked 

C#允许程序员自己决定如何处理溢出。溢出检查默认关闭。如果想让C# 编译器控制溢出的一个办法是使用 /checked+ 编译器开关。这样生成的代码会稍慢一些，因为CLR 会检查这些运算，判断是否发生溢出。如果发生溢出则抛出 OverflowException 异常。

除了全局性的打开和关闭溢出检查，程序员还可以在代码的特定区域控制溢出检查。如下所示使用 了checked 和 unchecked 操作符来提供这种灵活性。

UInt32 invalid = unchecked((UInt32) (-1));

 

引用类型和值类型

引用类型从托管堆中分配，C#的new 操作符返回对象内存地址—— 即指向对象数据的内存地址。使用引用类型注意以下4 点：

• 内存必须从托管堆中分配

• 堆上的每个对象都有一些额外成员，这些成员必须初始化。

• 对象中的其他字节总是设为零。

• 从托管堆分配对象时，可能强制执行一次垃圾回收。

 

为提升简单和常用的类型的性能，CLR 提供了名为“值类型”的轻量级类型。值类型的实例一般在线程栈上分配，（注意 也能作为字段嵌入到引用类型的对象中）。

值类型的实例变量中保存的就是实例本身的字段。值类型的实例不受垃圾回收的控制，缓解了托管堆的压力，并减少了应用程序生存期内的垃圾回收次数。

 

• 任何称为 “类” 的类型都是引用类型。

• 所有的值类型都称为 结构 或 枚举。

• 所有结构都是抽象类型 System.ValueType 的直接派生类，System.ValueType 又是System.Object 派生。

• 所有的枚举都是 System.Enum 抽象类型派生，System.Enum 又是System.ValueType派生。

• 定义值类型时不能继承基类，只能实现接口。值类型都是隐士密封。

 

下面的例子说明值类型在定义时使用 new 和不适用new 的区别。

SomeVal v1； // SomeVal 是值类型，它在栈上分配，并且也会初始化为 0，但是在使用时会提示使用为赋值的字段。
SomeVal v1 = new SomeVal(); //SomeVal 中的字段会被初始化为 0.使用时也不会报错。

 

什么时候该用值类型而不是引用类型呢？

• 类型具有基元类型的行为

• 不需要从其他任何类型继承

• 也不派生出其他任何类型

• 类型的实例较小（16字节 或更小）

• 类型的实例较大（大于 16 字节），但不作为方法实参传递，也不从方法返回。

 

值类型的局限性

• 值类型对象有两种表示形式：未装箱和已装箱

• 值类型的基类 System.ValueType ，重新实现了 Object 的 Equals 方法，在两个对象的字段值完全匹配的前提下返回 true。

• 值类型中不能引入任何新的虚方法，所有方法不能是抽象的，所有方法都隐士密封。

• 值类型的变量总是包含其基础类型的一个值，而且值类型的所有成员都初始化为0。

• 未装箱的值类型不在堆上分配，一旦定义了该类型的一个实例方法不在活动，为它们分配的存储就会被释放。

 

值类型的装箱和拆箱

将值类型转换成引用类型要使用装箱机制，下面是值类型的实例进行装箱时发生的事情，看完后你一定不会让它发生在你的代码中。

• 在托管堆中分配内存，分配的内存量是值类型各字段所需要的内存量，还有类型对象指针和同步块索引。

• 值类型的字段复制到新分配的堆内存中。

• 返回对象地址。

拆箱过程的代价要小得多，拆箱实际就是获取指针的过程，将堆中已装箱的对象的各个字段复制到基于栈的值类型实例中。

拆箱过程中常出现的问题，就是拆箱之后值类型原来是 int32 还是 int64，还是其他的什么。

• 未装箱的值类型没有同步索引块，所以不能使用 System.Threading.Monitor 。

下面是难以觉察到发生装箱的情况。

• 如果值类型中重写基类的虚方法，如System.ValueType 的 Equals，在这之中调用方法在基类中的实现，这时会产生装箱。this指针将对一个堆对象的引用传给基类方法。

• 在调用非虚的、继承的方法时（比如 GetType），无论如何都会对值类型进行装箱。因为这些方法由System.Object 定义，要求this 实参指向堆对象的指针。

• 将值类型的未装箱实例转型为类型的某个接口时要堆实例进行装箱。因为接口变量必须包含堆对象的引用。

 

C# 不允许对已经装箱的值类型中的字段进行更改。不过可以用接口欺骗C#。

看下面的列子：

 

 

对象相等性和一致性

Object 的 Equals 方法是像下面这样实现的：

Object 的Equals 方法的默认实现实际是同一性，而非相等性。

下面展示了 Equals 方法应该如何实现。

 

对于同一性检查调用 Object的静态方法 ReferenceEquals，而不能使用 C#的 == 操作符（除非把两个操作数都转为 Object）。ReferenceEquals原型如下：

 

System.ValueType 就重写了 Object 的Equals 方法，并进行了正确的实现来执行值的相等性检查。ValueType 的Equals 内部是这样实现的：

由于 CLR 反射机制慢，定义自己的值类型时应重写 Equals 方法来提供自己的实现，从而提高自己类型的实例进行值相等性比较的性能。自己的实现不调用 base.Equals。

自己实现时要注意：

 

 

 

标签：Object,System,基元,实例,Equals,类型,装箱,CLR
来源： https://www.cnblogs.com/mingjie-c/p/11494104.html