.NET基础知识(01)

  常见面试题目:

1. 值类型和引用类型的区别?

2. 结构和类的区别?

3. delegate是引用类型还是值类型?enum、int[]和string呢?

4. 堆和栈的区别?

5. 什么情况下会在堆(栈)上分配数据?它们有性能上的区别吗?

6.“结构”对象可能分配在堆上吗?什么情况下会发生,有什么需要注意的吗?

7. 理解参数按值传递?以及按引用传递?

8. outref 的区别与相同点?

9. C#支持哪几个预定义的值类型?C#支持哪些预定义的引用类型?

10. 有几种方法可以判定值类型和引用类型?

11. 说说值类型和引用类型的生命周期?

12. 如果结构体中定义引用类型,对象在内存中是如何存储的?例如下面结构体中的class类 User对象是存储在栈上,还是堆上?

public struct MyStruct 
{ 
    public int Index; 
    public User User; 
}

  认识值类型与引用类型

万变不离其宗,只要搞清楚值类型和引用类型的原理,上面所有题目就都迎刃而解了。

基本概念

CLR支持两只类型:引用类型值类型。这是.NET语言的基础和关键,他们从类型定义、实例创建、参数传递,到内存分配都有所不同。虽然看上去简单,但真正理解其内涵的人却好像并不多。

图片引用

下图清晰了展示了.NET中类型分类,值类型主要是一些简单的、基础的数据类型,引用类型主要用于更丰富的、复杂的、复合的数据类型。

内存结构

值类型和引用类型最根源的区别就是其内存分配的差异,在这之前首先要理解CLR的内存中两个重要的概念:

Stack 栈:线程栈,由操作系统管理,存放值类型、引用类型变量(就是引用对象在托管堆上的地址)。栈是基于线程的,也就是说一个线程会包含一个线程栈,线程栈中的值类型在对象作用域结束后会被清理,效率很高。

GC Heap托管堆:进程初始化后在进程地址空间上划分的内存空间,存储.NET运行过程中的对象,所有的引用类型都分配在托管堆上,托管堆上分配的对象是由GC来管理和释放的。托管堆是基于进程的,当然托管堆内部还有其他更为复杂的结构,有兴趣的可以深入了解。

结合下图理解,变量a及其值3都是存储在栈上面。变量b在栈上存储,其值指向字符串“123”的托管堆对象地址(字符串是引用类型,字符串对象是存储在托管堆上面。字符串是一个特殊的引用类型,后面文章会专门探讨)”

image

值类型一直都存储在栈上面吗?所有的引用类型都存储在托管堆上面吗?

1.单独的值类型变量,如局部值类型变量都是存储在栈上面的;

2.当值类型是自定义class的一个字段、属性时,它随引用类型存储在托管堆上,此时她是引用类型的一部分;

4.所有的引用类型肯定都是存放在托管堆上的。

5.还有一种情况,同上面题目12,结构体(值类型)中定义引用类型字段,结构体是存储在栈上,其引用变量字段只存储内存地址,指向堆中的引用实例。

对象的传递

将值类型的变量赋值给另一个变量(或者作为参数传递),会执行一次值复制。将引用类型的变量赋值给另一个引用类型的变量,它复制的值是引用对象的内存地址,因此赋值后就会多个变量指向同一个引用对象实例。理解这一点非常重要,下面代码测试验证一下:

int v1 = 0;
            int v2 = v1;
            v2 = 100;
            Console.WriteLine("v1=" + v1); //输出:v1=0
            Console.WriteLine("v2=" + v2); //输出:v2=100

            User u1=new User();
            u1.Age = 0;
            User u2 = u1;
            u2.Age = 100;
            Console.WriteLine("u1.Age=" + u1.Age); //输出:u1.Age=100
            Console.WriteLine("u2.Age=" + u2.Age); //输出:u2.Age=100,因为u1/u2指向同一个对象

当把对象作为参数传递的时候,效果同上面一样,他们都称为按值传递,但因为值类型和引用类型的区别,导致其产生的效果也不同。

参数-按值传递:


private void DoTest(int a)
        {
            a *= 2;
        }

        private void DoUserTest(User user)
        {
            user.Age *= 2;
        }

        [NUnit.Framework.Test]
        public void DoParaTest()
        {
            int a = 10;
            DoTest(a);
            Console.WriteLine("a=" + a); //输出:a=10
            User user = new User();
            user.Age = 10;
            DoUserTest(user);
            Console.WriteLine("user.Age=" + user.Age); //输出:user.Age=20
        }

上面的代码示例,两个方法的参数,都是按值传递

参数-按引用传递:

按引用传递的两个主要关键字:outref不管值类型还是引用类型,按引用传递的效果是一样的,都不传递值副本,而是引用的引用(类似c++的指针的指针)。outref告诉编译器方法传递额是参数地址,而不是参数本身,理解这一点很重要。

代码简单测试一下,如果换成out效果是相同的

private void DoTest( ref int a)
        {
            a *= 2;
        }

        private void DoUserTest(ref User user)
        {
            user.Age *= 2;
        }

        [NUnit.Framework.Test]
        public void DoParaTest()
        {
            int a = 10;
            DoTest(ref a);
            Console.WriteLine("a=" + a); //输出:a=20 ,a的值改变了
            User user = new User();
            user.Age = 10;
            DoUserTest(ref user);
            Console.WriteLine("user.Age=" + user.Age); //输出:user.Age=20
        }

outref的主要异同

 

 题目答案解析:

1. 值类型和引用类型的区别?

值类型包括简单类型、结构体类型和枚举类型,引用类型包括自定义类、数组、接口、委托等。

2. 结构和类的区别?

结构体是值类型,类是引用类型,主要区别如题1。其他的区别:

3. delegate是引用类型还是值类型?enum、int[]和string呢?

enum枚举是值类型,其他都是引用类型。

4. 堆和栈的区别?

线程堆栈:简称栈 Stack
托管堆: 简称堆 Heap

6.“结构”对象可能分配在堆上吗?什么情况下会发生,有什么需要注意的吗?

结构是值类型,有两种情况会分配在对上面:

7. 理解参数按值传递?以及按引用传递?

8. outref的区别与相同点?

9. C#支持哪几个预定义的值类型?C#支持哪些预定义的引用类型?

值类型:整数、浮点数、字符、bool和decimal

引用类型:Object,String

10. 有几种方法可以判定值类型和引用类型?

简单来说,继承自System.ValueType的是值类型,反之是引用类型。

11. 说说值类型和引用类型的生命周期?

值类型在作用域结束后释放。

引用类型由GC垃圾回收期回收。这个答案可能太简单了,更详细的答案在后面的文章会说到。

12. 如果结构体中定义引用类型,对象在内存中是如何存储的?例如下面结构体中的class类 User对象是存储在栈上,还是堆上?

public struct MyStruct 
{ 
    public int Index; 
    public User User; 
}

MyStruct存储在栈中,其字段User的实例存储在堆中,MyStruct.User字段存储指向User对象的内存地址。

 

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