《浅析C#编程中的内存管理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析C#编程中的内存管理（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅析 C#编程中的内存管理 2009-03-04 C#编程的一个优点是程序员不需要关心具体的内存管理，尤其是垃圾收集器会处理所有的 内存清理工作。虽然不必手工管理内存，但如果要编写高质量的代码，还是要理解后台发 生的事情，理解 C#的内存管理。本文主要介绍给变量分配内存时计算机内存中发生的情况。C#将数据分为两种：值数据类型和引用数据类型，这两种数据类型存储在内存中的不同的 地方：值数据类型存储在堆栈中，而引用类型存储在内存的托管堆中。1、内存简介 Windows 使用一个系统：虚拟寻址系统。这个系统的作用是将程序可用的内存地址映射到 硬件内存中的实际地址上。其实际结果就是 32 位的机子上每
2、个进程都可以使用 4GB 的内 存，当然，64 位机这个数字就大了去了。这 4GB 的内存实际上包含了程序的所有的部分： 可执行代码，DLL 以及程序运行时使用的所有变量的内容。这个 4GB 的内存成为虚拟地址 空间或虚拟内存。为方便，这里成为内存。4GB 中的每个存储单元都是从零开始向上存储的。要访问存储在内存中的某个空间中的值， 就必须提供表示该存储单元的一个数字。在高级编程语言中，编译器的一个重要作用就是 负责将人们可以理解的变量名称变为处理器可以理解的内存地址。2、堆栈 在内存中，有一个区域成为堆栈，存储对象对象成员的值数据类型调用方法时，传递给所有方法的参数的副本注意：调用方法时，堆
3、 栈存储的是所有参数的副本，因此，经值类型 A 传递给函数，A 的值是不会变化的。当然， 引用类型是会变化的，因为在堆栈中存储的是引用类型的地址，这在后面会有详细的介绍。下面以一个例子来说明堆栈的工作方式，如下面的代码： int a; /do something; int b; /do something 首先声明 a，在内部的代码块中声明 b，然后内部的代码块终止，b 就出了作用域，最后 a 出作用域。所以 b 的生命周期总是包含在 a 的生命周期内，在释放变量的时候，其顺序总是和分配内存的顺序是相反的。即：变量的生存周期都是嵌套的。这就是堆栈的工作方式。3、托管堆 堆栈具有相当高的性能，但
4、是变量的生命周期必须是嵌套的，这个要求在有的时候过于苛 刻。我们希望有一种别的方法来分配内存，存储一些数据，并在方法退出的很长一段时间 内，这些数据仍然是可用的，这时，就使用托管堆。托管堆(简称堆)是内存中的另外一个区域，我们仍然用一个例子来说明堆的工作方式，如 下面代码： Customer customer1; customer1=new Customer(); Customer customer2=new Customer(); /do something 首先，声明一个 Customer：customer1，在堆栈上给这个引用分配存储控件。请注意：仅 仅是给这个引用分配存储空间，并不是实
5、际的 Customer 对象。customer1 占用 4 个字节的 空间(32 位机)，来表示 Customer 对象在内存中的地址。然后，执行第二行代码，完成以下操作：在堆上分配存储空间，用来存储 Customer 对象，注意：这里是 Customer 对像。将变量 customer1 的值设为分配给 Customer 对象的内存地址从这个例子中可以看出，建立 引用类型的变量的过程要比奖励值类型变量的过程复杂，且不避免的有性能的降低。但是， 我们可以将一个引用变量的值赋给另一个引用变量，当一个变量出作用域时，它会从堆栈 中删除，但是对象的数据仍然保留在内存中，直到程序停止。这样，我们在将一
6、个引用变量 A 传递给函数时，仅仅是将变量 A 的引用传递给了函数，即： 仅仅是在堆栈上分配内存，即变量 B 两者指向同一个内存地址。因此，当变量 B 发生变化 时，变量 A 也会发生变化。4、装箱和拆箱 装箱和拆箱就是值类型和引用类型的项目转化，装箱可以将值类型转化为引用类型，拆箱 的作用正好相反，经引用类型转化为值类型。5、垃圾收集 一般情况下。NET 运行库会在认为需要的时候运行垃圾收集器来释放托管资源，这在大多数情况下，足够了。就是说我们没有必要去关心内存。但在有的情况下，我们会强制垃圾回收集器在代码的某个地方运行，释放内存。这就用到了 System.GC.Collect()。 Sys
7、tem.GC 表示一个垃圾收集器。这种情况很少，例如：代码中大量的对象刚刚停止引用， 就适合调用垃圾收集器。总结首先堆栈和堆（托管堆）都在进程的虚拟内存中。 （在 32 位处理器上每个进程的虚拟内存 为 4GB）堆栈 stack 堆栈中存储值类型。堆栈实际上是向下填充，即由高内存地址指向地内存地址填充。堆栈的工作方式是先分配内存的变量后释放（先进后出原则） 。堆栈中的变量是从下向上释放，这样就保证了堆栈中先进后出的规则不与变量的生命周期 起冲突！堆栈的性能非常高，但是对于所有的变量来说还不太灵活，而且变量的生命周期必须嵌套。通常我们希望使用一种方法分配内存来存储数据，并且方法退出后很长一段时间
8、内数据仍 然可以使用。此时就要用到堆（托管堆）！堆（托管堆）heap 堆（托管堆）存储引用类型。此堆非彼堆，.NET 中的堆由垃圾收集器自动管理。与堆栈不同，堆是从下往上分配，所以自由的空间都在已用空间的上面。比如创建一个对象：Customer cus; cus = new Customer(); 申明一个 Customer 的引用 cus，在堆栈上给这个引用分配存储空间。这仅仅只是一个引用， 不是实际的 Customer 对象！cus 占 4 个字节的空间，包含了存储 Customer 的引用地址。接着分配堆上的内存以存储 Customer 对象的实例，假定 Customer 对象的实例是
9、32 字节，为了在堆上找到一个存储 Customer 对象的存储位置。.NET 运行库在堆中搜索第一个从未使用的，32 字节的连续块存储 Customer 对象的实例！然后把分配给 Customer 对象实例的地址赋给 cus 变量！从这个例子中可以看出，建立对象引用的过程比建立值变量的过程复杂，且不能避免性能 的降低！实际上就是.NET 运行库保存对的状态信息，在堆中添加新数据时，堆栈中的引用变量也要 更新。性能上损失很多！有种机制在分配变量内存的时候，不会受到堆栈的限制：把一个引用变量的值赋给一个相 同类型的变量，那么这两个变量就引用同一个堆中的对象。当一个应用变量出作用域时，它会从堆栈中删除。但引用对象的数据仍然保留在堆中，一 直到程序结束 或者 该数据不被任何变量应用时，垃圾收集器会删除它。
