C#-值类型 引用类型

是 否 +2 论坛币

k人 参与回答

经管之家送您一份

应届毕业生专属福利!

求职就业群

赵安豆老师微信：zhaoandou666

经管之家联合CDA

送您一个全额奖学金名额~ !

立即领取

感谢您参与论坛问题回答

经管之家送您两个论坛币！

+2 论坛币

在 C# 中，类型系统主要分为值类型和引用类型，它们在内存中的存储方式和管理机制有显著区别。

值类型的变量直接包含数据本身，并且通常分配在托管栈中。当声明一个值类型变量时，无论是否立即赋值，编译器都会为其分配内存空间。这类变量在其作用域结束（如方法执行完毕）后会自动释放。

常见的值类型包括：数值类型（如 byte、short、int、long、float、double、decimal）、char、bool，以及用户自定义的 struct 结构体、枚举（enum）和可空类型（T?）。其中，可空类型是 System.Nullable<T> 的别名，用于表示可以为 null 的值类型。

char name='C'
当实例化它的方法结束时，name变量在栈上占用的内存就会自动释放，
// C#的所有值类型均隐式派生自System.ValueType。

数值类型进一步可分为整型和浮点型：

• 整型：
  • sbyte（System.SByte）— 8 位有符号整数
  • short（System.Int16）— 16 位有符号整数
  • int（System.Int32）— 32 位有符号整数
  • long（System.Int64）— 64 位有符号整数
  • byte（System.Byte）— 8 位无符号整数
  • ushort（System.UInt16）— 16 位无符号整数
  • uint（System.UInt32）— 32 位无符号整数
  • ulong（System.UInt64）— 64 位无符号整数
  • char（System.Char）— 16 位 Unicode 字符
• 浮点型：
  • float（System.Single）— 32 位单精度浮点数
  • double（System.Double）— 64 位双精度浮点数
  • decimal（System.Decimal）— 128 位高精度十进制数，常用于财务计算

结构类型通过 struct 关键字定义，直接继承自 System.ValueType。有些资料将结构划分为简单类型（如内置数值类型）和用户自定义结构体。

int x = 5; // 注意这里是在堆栈,因为int是值类型

CLR 的内存管理区域主要包括堆栈（简称“栈”）和托管堆。对于值类型，CLR 会在栈中为其分配内存；而对于引用类型，则会在栈中存放引用地址，实际对象则创建于托管堆中。

例如，在语句 string s = "abc"; 中，过程分为两步：

1. string s; — 在栈上分配一个引用变量 s，此时不指向任何堆中的对象；
2. s = "abc"; — 在托管堆中创建字符串对象 "abc"，并将 s 指向该对象的内存地址。

引用类型变量并不直接存储数据，而是保存对堆中对象实例的引用（即内存地址）。这类类型包括：类（class）、接口（interface）、委托（delegate）、数组、object、string 以及 null 类型。

由于引用类型的数据位于托管堆中，其内存不由栈帧控制，因此不会在方法退出时立即释放，而是由 CLR 的垃圾回收机制（GC）在适当时机自动回收。

class MyClass
{
    public int Value { get; set; }
}

void MyMethod()
{
    MyClass obj = new MyClass(); // 在堆上创建 MyClass 对象
    obj.Value = 10; // 设置对象的值

    string str = "Hello"; // 在堆上创建 string 对象

    // ... 其他代码 ...
}

// MyClass obj = new MyClass();：
// new MyClass() 在堆上分配内存，创建一个 MyClass 对象。
// obj 变量在栈上分配内存，用于存储堆上 MyClass 对象的内存地址

// string str = "Hello";
// "Hello" 在堆上分配内存，创建一个 string 对象。
// str 变量在栈上分配内存，用于存储堆上 string 对象的内存地址

类（Class）

类是 C# 中最基本的引用类型，使用 class 关键字定义，用于封装属性和方法，构建可实例化的对象模型。

class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

接口（Interface）

接口定义了一组成员规范（如方法、属性、事件等），但不提供具体实现。一个类可以实现多个接口，从而实现多态性与契约式编程。

委托（Delegate）

委托派生于 System.Delegate，是一种类型安全的函数指针，能够引用方法并将其作为参数传递，广泛应用于事件处理和回调机制中。

delegate int MyDelegate(int x, int y);

基类 object

所有类型都直接或间接继承自 object 类型，它是整个类型系统的根。这意味着任何类型的值都可以赋给 object 变量。

object obj = 123;
obj = "Hello";

字符串（String）

string 类型用于表示 Unicode 字符序列，属于引用类型，但具有不可变性特征 —— 一旦字符串对象被创建，其内容就不能被修改。即使重新赋值，也是生成新的字符串对象，原对象仍保留在内存中等待 GC 回收。

常见误区：虽然 string 是引用类型，但由于其不可变特性，每次修改其实都是新建对象。这也是为何看似“修改”了字符串，实际上是改变了引用所指向的新实例。

string message = "Hello, world!";

数组（Array）

数组是一种引用类型，用于存储固定大小的同类型元素集合，支持一维、多维及锯齿数组。数组对象本身分配在托管堆中，栈中仅保存对其的引用。

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };

总结一下关键点：

• 值类型直接存储数据，默认分配在栈上（特殊情况如下文所述）；
• 引用类型存储的是对象的引用，真实数据位于托管堆中；
• 栈区主要用于存放局部变量、参数、返回值等，由编译器自动管理生命周期；
• 堆区用于存放引用类型的实例，由 CLR 垃圾回收器统一管理；
• 尽管值类型通常位于栈中，但在以下情况也可能出现在堆上：
  • 作为引用类型的字段存在时；
  • 发生装箱操作时（boxing）；
  • 在闭包或迭代器中被捕获的局部变量。

成员变量中的值类型字段，若未显式初始化，会被赋予默认值（如 0、false 等），而引用类型字段默认为 null。

int类型的默认值是0
String类型的默认值是null
double类型的默认值是0.0d
Integer类型的默认值是null
Long类型的默认值是null
long类型的默认值是0L
float类型的默认值是0.0f
char类型的默认值是\u0000
byte类型的默认值是(byte)0
short类型的默认值是(short)0
eunm枚举默认值是0,不是null
bool默认值是false

通过以下示例有助于理解两者差异：

// 值类型，保存在栈中
int num = 100;

// 引用类型，保存在堆中
int[] nums = {1,2,3,4,5};

// 接下来，我们输出一下
Console.WriteLine(num);
Console.WriteLine(nums);

100
System.Int32[]

在这个例子中，变量 num 是值类型，输出时直接显示其值；而 nums 是引用类型，若未重写 ToString() 方法，则默认输出其类型名称，表现为“引用”的形式而非实际内容。

补充说明：

• 堆：在 C 语言中称为“堆”，在 C# 中特指“托管堆”，由 CLR 统一管理；
• 栈：也称“堆栈”，为避免与“堆”混淆，通常简称为“栈”；

尽管 string 是引用类型，但其行为在很多方面却类似于值类型，这主要归因于它的“不可变性”特性。

不可变性的核心概念

一旦一个字符串对象被创建，例如通过代码 string str = "Hello"，该字符串的内容“Hello”就会被存放在内存的特定区域中，并且从此无法再被修改。

这意味着字符串本身是固定不变的——任何看似对字符串内容的“更改”，实际上都不会影响原始对象。

string

重新赋值的真实过程

当你执行如下代码：

str = "World";

系统并不会去修改原有的“Hello”字符串，而是会在内存中创建一个全新的字符串对象“World”，然后将变量

str

的引用指向这个新对象。

原先的“Hello”依然存在于内存之中，只是当前变量不再指向它。若此后没有任何其他引用指向该字符串，它将在适当的时机被垃圾回收机制清理。

为何要将 string 设计为不可变？

1. 支持字符串池（String Interning）

C# 中存在一个称为字符串池的机制，用于存储和共享相同的字符串字面量。如果字符串是可变的，那么一旦某个引用修改了其中的内容，所有共享该字符串的其他引用也会受到影响，从而引发严重的逻辑错误。

而由于字符串的不可变性，多个变量可以安全地引用同一个字符串实例，极大减少了内存占用，提升了效率。

2. 保证线程安全

不可变对象天然具备线程安全性。因为没有线程能够修改字符串的内容，所以即使多个线程同时读取同一个字符串，也不会出现数据竞争或不一致的问题，无需额外的同步措施。

3. 提升缓存与运行性能

由于字符串内容不会改变，运行时可以预先计算并缓存其哈希码等信息，避免重复计算。这种优化显著提高了在字典查找、集合操作等场景下的性能表现。

4. 编程模型更简洁直观

字符串的不可变性使其在使用上更接近值类型的语义。比如变量赋值时的行为更容易理解，降低了出错概率，使代码更具可预测性。

重新赋值 vs 内容修改：本质区别

• 重新赋值：生成一个新的字符串实例，并更新变量引用，原字符串保持不变。
• 内容修改：直接改动原有对象的数据内容——这是 string 类型所不允许的操作。

string

因此，string 不支持真正的“修改”操作，所有变更都必须通过创建新对象完成。

总结

虽然

string

属于引用类型，但由于其不可变性，其使用体验更接近于值类型。

每次重新赋值实际上是创建新的字符串对象，而非修改原有实例。相比之下，真正的值类型如 int 在赋值时会直接覆盖内存中的旧值，而不产生新对象。

字符串的不可变设计带来了诸多优势，包括：

• 内存优化（借助字符串池实现共享）
• 线程安全（多线程环境下无需加锁）
• 性能提升（支持哈希缓存、减少复制开销）

扫码加我 拉你入群

请注明：姓名-公司-职位

以便审核进群资格，未注明则拒绝

分享0 收藏0 回帖

关键词：interface tostring decimal unicode Console