Типы значений и ссылочные типы
Обновлен: Ноябрь 2007
В отличие от некоторых языков программирования, C # имеет две разновидности типов данных: для значения и для ссылки. Если производительность приложения имеет существенное значение или есть заинтересованность в том, как C# управляет данными и памятью, важно знать различия между этими типами.
Если в объявлении переменной используется один из основных встроенных типов данных или определенная пользователем структура данных, значит мы имеем дело с типом значения. Исключение составляет тип данных string, который является ссылочным типом.
Тип значения хранит свое содержимое в памяти, выделенной в стеке. Например, значение 42 в таком случае хранится в области памяти, называемой стеком.
int x = 42;
При выходе переменной x из области действия в связи с завершением выполнения метода, в котором она была объявлена, значение удаляется из стека.
Использование стека является эффективным, но ограниченное время существования типов значений делает их менее подходящими для совместного использования данных между различными классами.
В отличие от этого ссылочный тип, такой как экземпляр класса или массив, размещается в другой области памяти, называемой кучей. В следующем примере пространство, необходимое для массива из десяти целых чисел, размещается в куче.
int[] numbers = new int[10];
Эта память не возвращается к куче при завершении метода, она освобождается только когда система сборки мусора C# определит, что она больше не нужна. Объявление ссылочных типов увеличивает расход ресурсов, но их преимущество заключается в том, что они могут быть доступны из других классов.
Упаковка и распаковка
Упаковкой называется процесс преобразования типа значения в ссылочный тип. Для упаковки переменной необходимо создать ссылочную переменную, указывающую на новую копию в куче. Ссылочная переменная является объектом, следовательно для нее можно использовать все методы, наследуемые каждым объектом, например ToString(). В следующем коде показано, как это происходит.
int i = 67; // i is a value type
object o = i; // i is boxed
System.Console.WriteLine(i.ToString()); // i is boxed
Распаковка применяется для классов, предназначенных для работы с объектами: например, использование ArrayList для хранения целых чисел. Для хранения целых чисел в ArrayList используется упаковка. При извлечении целого числа должна быть применена распаковка.
System.Collections.ArrayList list =
new System.Collections.ArrayList(); // list is a reference type
int n = 67; // n is a value type
list.Add(n); // n is boxed
n = (int)list[0]; // list[0] is unboxed
Проблемы производительности
Давайте рассмотрим ситуацию более детально. При передаче данных методу как параметров типов значений копия каждого параметра создается в стеке. Очевидно, если параметр, о котором идет речь, является крупным типом данных, таким как пользовательская структура с множеством элементов, или метод выполняется много раз, это может негативно сказаться на производительности.
В таких ситуациях рекомендуется передавать ссылку на тип, используя ключевое слово ref. В C# это эквивалентно способу передачи указателя в переменную в функцию в С++. Как и в случае с C++, метод имеет возможность изменить содержимое переменной, что не всегда может быть безопасным. Программист должен находить компромиссное соотношение между безопасностью и производительностью.
int AddTen(int number) // parameter is passed by value
{
return number + 10;
}
void AddTen(ref int number) // parameter is passed by reference
{
number += 10;
}
Ключевое слово out имеет сходство с ключевым словом ref, но оно указывает компилятору, что метод должен присвоить значение параметру, иначе возникнет ошибка компиляции.
void SetToTen(out int number)
{
// If this line is not present, the code will not compile.
number = 10;
}
См. также
Основные понятия
Ссылки
Типы значений (Справочник по C#)
Ссылочные типы (Справочник по C#)
Упаковка-преобразование и распаковка-преобразование (Руководство по программированию на C#)