知識回顧

C# 中的變量類型可以分為 值類型 和 引用類型 兩大類。

值類型

變量類型	描述	范圍
byte	無符號8位整數	0 到 255
sbyte	有符號8位整數	-128 到 127
short	有符號16位整數	-32,768 到 32,767
ushort	無符號16位整數	0 到 65,535
int	有符號32位整數	-2,147,483,648 到 2,147,483,647
uint	無符號32位整數	0 到 4,294,967,295
long	有符號64位整數	-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807
ulong	無符號64位整數	0 到 18,446,744,073,709,551,615
float	32 位單精度浮點數	±1.5 × 10^?45 到 ±3.4 × 10^38（精度約7位有效數字）
double	64 位雙精度浮點數	±5.0 × 10^?324 到 ±1.7 × 10^308（精度約15–16位有效數字）
decimal	128 位高精度小數	±1.0 × 10^?28 到 ±7.9 × 10^28（精度約28–29位有效數字）
bool	8 位布爾型	true 或 false
char	16 位單一字符型	Unicode字符（0 到 65,535）

引用類型

變量類型	描述	范圍
string	字符串	任意長度的字符序列（理論上最多可達到 2GB）

一、棧（Stack）和堆（Heap）

要了解值類型和引用類型的區別，我們得先得棧和堆的概率有個了解。

1、什么是棧和堆

簡單理解就是，程序運行時，它的數據必須存儲在內存中。棧和堆就是計算機內存中的兩種不同的存儲區域。

2、為什么要分棧和堆

通過分棧和堆，程序可以在性能和內存管理上做出平衡，從而讓程序既高效又靈活。

3、棧和堆的區別

棧

• 棧空間比較小，但是讀取速度快。
• 棧存儲的是一些簡單的數據
• 棧遵循先進后出原則，棧就像一個堆疊的盤子。你每次放入一個新盤子（數據），都會把它放在最上面。拿東西的時候，也都是從最上面拿，所以非常快速。
• 棧里的數據只在當前函數或方法運行時有效，一旦方法執行完畢，這些數據就會自動被銷毀。
  

堆

• 堆空間比較大，但是讀取速度慢。
• 堆存儲的是一些較大的數據。
• 堆就像一個大大的垃圾堆，可以隨意放東西。它不按照順序來存放數據，而是根據需要分配空間，可以存儲更復雜的對象
• 堆中的數據不會像棧那樣自動清理。（但在 C# 中，垃圾回收會自動清理不再使用的對象）

4、總結

實際上，我們寫程序并不需要關心內存是如何使用的，C#已經幫我們做好了。這里只是簡單介紹這個概念，有些知識看不懂也沒關系，比如垃圾回收，后面肯定還會詳細介紹。現在有個印象就行。

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二、值類型和引用類型

在 C# 中，數據類型分為兩大類：值類型（Value Types）和 引用類型（Reference Types）。

我們目前學了值類型和引用類型只有變量，但是其實不止

• 值類型其實還有結構體（Struct）、枚舉（Enum），
• 引用類型還有類（Class）、 數組（Array）、委托（Delegate）。

這些我們后面會一一介紹，現在了解一下就行。

1、那么值類型和引用類型到底有什么區別呢？

因為只學了變量，這里就用變量舉例。

值類型

• 直接存儲數據，值類型的變量直接保存它們的數據。值類型直接存儲在棧上。
• 值類型賦值時，會復制值本身。

比如

int a, b;
a = 100;
b = a;
Console.WriteLine("a的值:" + a);
Console.WriteLine("b的值:" + b);a = 20; // 重新給a賦值，b的值不會改變
Console.WriteLine("a的值:" + a);
Console.WriteLine("b的值:" + b);

打印結果，正如前面所說，重新給a賦值，b的值不會改變

畫圖說明

解釋：

• 聲明變量 int a, b;
  當你聲明兩個整數變量 a 和 b 時，編譯器會在棧上為它們各自分配32位的存儲空間。此時，這兩個存儲空間是空的，沒有初始化任何值。

• 賦值 a = 100;
  當你給變量 a 賦值為 20 時，棧上的存儲空間 a 會被寫入值 20。這個操作不會重新分配內存，而是直接在已經分配的內存位置寫入新的值。

• 賦值 b = a;
  當你執行 b = a; 時，棧上的存儲空間 b 會被寫入 a 的當前值。此時，a 和 b 都存儲了值 20，但它們是獨立的存儲空間。

• 重新賦值 a = 20;
  當你再次給 a 賦值為 20 時，棧上的存儲空間 a 會被更新為新的值 20。這不會重新分配內存，而是直接在已經分配的內存位置寫入新的值。

引用類型

• 間接存儲數據，引用類型的變量保存的是對實際數據所在位置的引用或地址（也叫指針），而不是數據本身。引用類型存儲在棧上的引用（或指針）和堆上的實際數據。
• 引用類型賦值時，會復制引用，但實際的數據不會復制。

畫圖說明，假設a b c都是引用類型

解釋：

• 聲明引用類型 a 和 b;

  這時 a 和 b 都是空引用，它們在棧上分配了空間，但它們指向的堆內存地址尚未確定，二者目前都沒有引用任何實際的對象。

• 給 a 賦值：

  此時，a 作為棧上的一個引用變量，指向堆上的值。b 仍然是空引用。

• b = a; b 也指向 a 的堆值：

  此時，a 和 b 都存儲相同的堆內存地址，指向相同的堆對象。

• a 修改為新值：

  這時候a b的值就都變成了新值

• 重新定義 c，并給 c 賦值

  此時，c 是一個新的引用類型變量，它在棧上存儲了指向堆上c值的地址，且與 a 和 b 的值互不影響。

ps:有些小伙伴可能會說了，前面不是說了string不就是引用類型嗎，為什么不用string舉例呢，這樣不是更加直觀？其實是因為string是特殊的引用類型，這個問題我接下來會說。

2、總結

特性	值類型 (Value Type)	引用類型 (Reference Type)
存儲方式	存儲數據的值本身	存儲數據的引用（內存地址）
賦值行為	賦值時會復制數據，原始值和復制值互不影響	賦值時會復制引用，兩個變量指向同一個對象
存儲位置	通常存儲在棧上 (stack)，但結構體和其他類型可能存儲在堆上	存儲在堆上 (heap)，引用存儲在棧上
初始化	默認值為零或空值（如 0、false、null）	默認值為 null
內存管理	系統負責管理內存（棧上分配的內存自動釋放）	由垃圾回收器 (GC) 管理內存
常見類型	基本數據類型（如 int、float 等）、結構體、枚舉	類、數組、委托、字符串等

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三、特殊的引用類型string

1、為什么說string是特殊的引用類型？

學了前面引用類型的知識，我們可以拿string測試一下試試。

string str1, str2;
str1 = "名";
str2 = str1;
Console.WriteLine("str1的值:" + str1);
Console.WriteLine("str2的值:" + str2);str1 = "字";//重新賦值str1
Console.WriteLine("str1的值:" + str1);
Console.WriteLine("str2的值:" + str2);

按前面引用類型的概念，可能你想說第二次打印的結果應該是"字" "字"。

實際上真是這樣嗎？我先來看看執行結果

有人會說，如果是值類型,結果倒還說的過去.但是不是說string是引用類型么？如果是引用類型的話。輸出的結果難道不應該是: "名""名""字" "字"么？

2、理解字符串（string）引用類型

理解字符串（string）在C#中的行為確實可能有些困惑，因為它們在某種程度上表現出值類型和引用類型的特性。讓我們來詳細解釋一下。

• 字符串是不可變的
  字符串在C#中是不可變的，這意味著一旦你創建了一個字符串對象，就不能修改它的內容。當你嘗試修改一個字符串時，實際上是創建了一個新的字符串對象。

• 字符串為什么是引用類型
  因為它們在堆上分配內存，并且在棧上存儲對堆上對象的引用。因此，多個變量可以引用同一個字符串對象。

3、如何證明呢？

使用 GetHashCode 方法

雖然這并不返回內存地址，但 GetHashCode 方法會返回一個與字符串內容相關的哈希值。這個值可以作為字符串的“標識符”，有時候在調試中，它能幫助你判斷是否為同一個字符串實例。

string str1 = "xxxx";
string str2 = str1;
Console.WriteLine(str1.GetHashCode());
Console.WriteLine(str2.GetHashCode());str1 = "yyyy";
Console.WriteLine(str1.GetHashCode());
Console.WriteLine(str2.GetHashCode());

結果

通過斷點調試直接查看變量指針內存地址

值類型，一開始內存地址就不一樣

string引用類型，開始地址一樣，重新賦值后地址不一樣了

4、總結

字符串不叫值類型，因為它們確實具有引用類型的基本特性：在堆上分配內存，并且在棧上存儲引用。盡管字符串的不可變性使得它們在某些方面表現得像值類型，但從技術上講，它們仍然是引用類型。

由于字符串的不可變性，即使它們是引用類型，修改一個字符串變量不會影響其他引用相同字符串的變量。這是因為當你修改字符串時，實際上是創建了一個新的字符串對象，并將變量的引用指向了這個新對象。

string雖然方便，但是有一個小缺點就是頻繁的改變string重新賦值會產生內存垃圾，優化替代方案我們會在后面進行講解

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完結

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