c#中的值類型和引用類型

值類型和引用類型，是c#比較基礎，也必須掌握的知識點，但是也不是那麼輕易就能掌握，今天跟着老胡一起來看看吧。

典型類型

首先我們看看這兩種不同的類型有哪些比較典型的代表。

典型值類型

int, long, float, double等原始類型中表示数字的類型都是值類型，表示時間的datatime也是值類型，除此之外我們還可以通過關鍵字struct自定義值類型。

典型引用類型

原始類型中，array, list, dictionary, queue, stack和string都是引用類型，除此之外我們通過關鍵字class自定義引用類型。

基類

c#中所有的類型都最終繼承自Object，這是沒有疑問的，但是這其中還有些微區別。

值類型基類

對於值類型來說，除了最終繼承自Object，還繼承自ValueType，繼承鏈如下

但是請不要誤解，這裏僅僅指的是值類型天然是ValueType，但是不代表值類型能夠這麼聲明

struct Struct1 : ValueType
 {
 
 }

這樣是會引起編譯錯誤的，值類型不能繼承任何其他類型，值類型只能實現接口，不能繼承自其它類型。只有引用類型既可以實現接口也能繼承自其它類型。順便說一下，還有一點比較重要的是，ValueType重寫了Object基類的Equals方法和GetHashCode方法，所以當使用Equals比較兩個值類型的時候，系統會比較兩個值類型的各個屬性是否相等，再返回結果，這就是所謂的相等性。與此相對，引用類型在使用Equals的時候，會在後台調用object.ReferenceEquals，換言之，引用類型在比較相等性的時候會考慮同一性。

引用類型基類

對於引用類型就沒有那麼麻煩，引用類型不會繼承自ValueType。引用類型可以繼承其他類型。

在內存中的表現

我們都知道，C#將內存分為了兩部分，一個是Stack，另外一個是Managed Heap。一般來說，用於函數調用進棧，函數返回出棧，用的是Stack，而當創造一個新的實例時，會根據創建的實例屬於值類型還是引用類型決定使用Stack還是Managed Heap。

值類型在內存中

當創建一個值類型對象時，c#會在Stack上面創建一塊空間，這塊空間就存放這個值類型對象。
int是一個典型的值類型，如下語句

int age = 10;

會存在於內存中的Stack上面。

如果把值類型的實例賦值給另外一個值類型，那麼效果就是複製一個新的值類型實例。

int myAge = age;

引用類型在內存中

與值類型在內存中的表現不一樣，創建一個引用類型的實例，不但會在Stack上面新建一個引用，還會在Heap上面劃分出內存以容納該引用類型實例。用戶在使用的時候通過Stack上面的變量間接引用該實例。

class Author
 {
 	public string Name{get;set;}
 	public int Age{get;set;}
 }
 
 Author author = new Author(){Name="deatharthas", Age= 32};

注意看和值類型在內存中的區別，引用類型通過Stack上的變量訪問位於Heap上面的實例。
在賦值的時候，拷貝的僅僅是Stack上面的變量，新拷貝出來的對象和舊的對象指向的是同一塊內存。

Author myAuthor = author;

這個時候，author和myAuthor指向同一塊內存，稱為同一性，通過調用

object.ReferenceEquals(myAuthor, author);

可以得到驗證。

但可能有細心的朋友會有疑問了，不是說int是值類型，值類型是存在於Stack上面的嗎？為什麼在author類裏面，它會在Heap裏面呢？贊一個細心！值類型一般存在於Stack上面，但如果某個值類型包含於引用類型，那麼它也會隨着那個引用類型存放在Heap上面。

當參數時的行為區別

c#中的參數傳遞默認都是傳值(by value)，但是根據所傳遞對象是值類型還是引用類型，它們的行為還是有所區別，現在我們來看看。

值類型當參數

值類型當參數的時候，傳遞到函數內部的是一份值類型的拷貝，所以在函數內部修改這個拷貝不會影響原對象。除非我們在傳遞參數的時候使用了ref或者out。

引用類型當參數

如果參數是引用類型，傳遞到函數內部的依然是一份拷貝，但是這個拷貝是其在Stack上面的變量的拷貝，就像上面的賦值那個例子。所以這個時候這份拷貝其實和原對象指向同一塊內存（指向同一性），修改這個對象可以反映到原對象上面。

謹慎返回引用類型

編程是一項需要謹慎的工作，有時候我們經常會犯一些錯誤，而這些錯誤又是那麼的不明顯以至於不摔坑幾次，我們根本察覺不了，考慮下面一個例子。

    class People
     {
         public string Name { get; set; }
         public int Age { get; set; }
         private People _Father = null;
         public People Father { get { return _Father; } }
         public People(People father)
         {
             _Father = father;
         }
         public void ShowFather()
         {
             Console.WriteLine("father's name is " + Father.Name + " and his age is " + Father.Age);
         }
     }
 
     class Program
     {        
         static void Main(string[] args)
         {
             People father = new People(null) { Name = "father", Age = 60 };
             People son = new People(father);
             son.ShowFather();
             Console.ReadLine();
         }
     }

看起來沒什麼問題，對吧？Father沒有提供setter，似乎是安全的。但是我們試試下面的代碼。

	static void Main(string[] args)
         {
             People father = new People(null) { Name = "father", Age = 60 };
             People son = new People(father);
             var f = son.Father;
             f.Name="Changed";
             son.ShowFather();
             Console.ReadLine();
         }

看，發現了什麼，外部改變了本來應該被封裝所保護的Father屬性，封裝被破壞了！
稍微一想我們應該能明白這個道理，Father屬性返回的拷貝的變量和原Father變量指向同一塊實例。要想解決這個問題，我們要麼返回一個值類型，要麼返回一個全新的對象。修改Father屬性如下:

public People Father { get { return new People(_Father._Father) { Name = _Father.Name, Age = _Father.Age }; } }

再次測試，

這次封裝就沒問題了。

總結

我們大概知道了值類型和引用類型的區別，包括它們的行為，在內存的居住方式，以及使用引用類型時可能會遇到的暗坑，希望大家通過閱讀這篇文章，能夠加深一些對它們的了解，少走一些彎路。
今天也簡單的提到了比較時的同一性，和預防封裝被破壞所採用的返回一個新的實例拷貝的策略（這個時候適合使用DeepCopy），我們之後有機會再詳細聊。

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