.net/c#中栈和堆的区别及代码在栈和堆中的执行流程详解之一

.net中的代码执行时，在内存中的栈和堆这两个地方用来存储这些代码，它们驻留在机器内存中，且包含所有代码执行所需要的信息。

注：下图中的STACK代表栈，HEAP代表堆。

1...net/c#中栈和堆有什么不同？

栈和堆的演示图：

图1

由上图1所示：

       可以将栈想象成一堆从顶向下堆叠的盒子。每当调用一次方法时，我们将应用程序中所要发生的事情记录在栈顶的一个盒子中,而我们每次只能够使用栈顶的那个盒 子。当我们栈顶的盒子被使用完之后，或者说方法执行完毕之后，我们将抛开这个盒子然后继续使用栈顶上的新盒子。因此，栈是自行维护的，也就是说内存自动维护栈，当栈顶的盒子不再被使用，它将被抛出。

         堆的工作原理比较相似，但大多数时候堆用作保存信息而非保存执行路径，因此堆能够在任意时间被访问。与栈相比堆没有任何访问限制，堆就像床上的旧衣服，我 们并没有花时间去整理，那是因为可以随时找到一件我们需要的衣服，而栈就像储物柜里堆叠的鞋盒，我们只能从最顶层的盒子开始取，直到发现那只合适的。因 此，堆需要考虑垃圾回收，垃圾回收用于保持堆的整洁性。

2..net/c#中栈和堆分别存放什么东西？

栈和堆中主要用来存放四种基本类型的数据，分别是：

值类型(Value Type)，引用类型(Reference Type)，指针(Pointer)，指令(Instruction)。

• c#中的值类型有：
  bool   byte   char   decimal   double   enum
  float   int   long   sbyte   short   struct   uint   ulong   ushort
• c#中的引用类型有：
  class   interface   delegate   object   string
• c#中的指针也就是类型引用,由公共语言运行时（CLR）来管理。指针/引用和栈与堆一样，是要占用内存空间的，它的值其实是一个内存地址或者为空。
  下图2分别演示了指针在栈中和在堆中分别指向一个地址的例子：
  
  图2

那么这些类型存放在哪里呢?

>引用类型都是放在堆里的；

>值类型和指针总是放在它们被声明的地方。(首先需要知道栈是如何工作的，然后才能断定是在哪儿被声明的。下面将会详细介绍)

程序举例1(值类型声明在方法体中)：

publicint AddFive(int pValue)
          {
                int result;
                result = pValue + 5;
                returnresult;
          }

我们来看下这个方法在栈里的结构图(图3)：

图3

由图所知：方法先入栈(注意：这里的方法入栈是只包含需要执行的逻辑字节，即执行该方法的指令，而非方法体内的数据)，然后是参数入栈。

接着是控制（即执行方法的线程）被传递到堆栈中AddFive()的指令上,如图(图4)：

图4

当方法执行时，我们需要在栈上为“result”变量分配一些内存,如图(图5)：

图5

最后，方法执行完成，然后方法的结果被返回，如图(图6):

图6

方法执行完后，栈上的该方法所使用内存都被自动清空，因此我们不用考虑回收内存。(图略)

由此例子可知：在方法体中声明的值类型是放在栈上的。对应了上面提到的《值类型和指针总是放在它们被声明的地方。》

OK,接下来看另一个例子2(值类型声明在类中)：

publicclass MyInt
          {         
             publicint MyValue;
          }

public MyInt AddFive(int pValue)
          {
                MyInt result = new MyInt();
                result.MyValue = pValue + 5;
                return result;
          }

函数执行时还是我们上面所提到的，方法和参数入栈，然后控制栈中AddFive的指令上，如图7所示：

图7

因为"MyInt"是一个引用类型,它将被放置在堆上,同时在栈上生成一个指向这个堆的指针引用。 如图8所示：

图8
由上图8所知，在类中声明的值类型存放在了堆中，这又应对了我们上面所提到的《值类型和指针总是放在它们被声明的地方。》

方法执行完毕后，它在栈中所占的内存将被清空，剩下MyInt对象在堆中（栈中将不会存在任何指向MyInt对象的指针!）
所下图9所示：

大家可能想到了，久而久之，堆里就存放了很多栈中没有指向它的“垃圾”了，呵呵，垃圾回收机制就要起作用啦！

当我们的程序达到了一个特定的内存阀值，我们需要更多的堆空间的时候，垃 圾回收机制开始起作用。它将停止所有正在运行的线程，找出在堆中存在的所有不再被主程序访问的对象，并删除它们。然后垃圾回收机制会重新组织堆中所有剩下 的对象来节省空间，并调整栈和堆中所有与这些对象相关的指针。当然，这个过程非常耗费性能啦!所在我们在写代码时可以自己来释放堆中的垃圾而不要领先系统 自己的垃圾回收，呵呵。

那么引用类型和值类型又有什么区别呢?

根本：当我们使用引用类型时，我们实际是在处理该类型的指针，而非该类型本身。当我们使用值类型时，我们是在使用值类型本身。

如果您看不懂很正常，看实例吧：

publicintReturnValue()
          {
                intx = newint();
                x = 3;
                inty = newint();
                y = x;      
                y = 4;         
                returnx;
          }

以上方法执行结果为3，您可能也会得到此值。看下它在栈中的结构图示：

如图所示，x与y 在栈中被分配了不同的内存空间，所以它们的值互不影响，改变y的值并不会对x的值造成影响的。

由此证明上面提到的（当我们使用值类型时，我们是在使用值类型本身。）

再看实例：

publicclassMyInt
          {
                publicintMyValue;
          }

publicintReturnValue2()
          {
                MyInt x = new MyInt();
                x.MyValue = 3;
                MyInt y = new MyInt();
                y = x;                 
                y.MyValue = 4;              
                returnx.MyValue;
           }

大家想想这个实例程序结果应当是多少，想清楚再说啊，应当是4,呵呵，为什么会是4呢，看下它们在栈和堆中的分布图就明白了：

由上图而知：变量x和变量y同时指向堆中的内存相同的位置，改变y的值x的值当然要受到影响啦。

由此证明（当我们使用引用类型时，我们实际是在处理该类型的指针）