C# 堆VS栈值类型VS引用类型

最近博客园上连续出现了几篇关于堆VS栈值类型VS引用类型的文章。

一个是关于C# 堆VS栈的，深入浅出，动图清晰明了，链接如下

C#堆栈对比（Part One）

C#堆栈对比（Part Two）

C#堆栈对比（Part Three）

C#堆栈对比（Part Four）

二是从Eric Lippert（Eric Lippert is a principal developer on the C# compiler team）的文章演变出的两篇，链接如下

The Truth About Value Types

你真的了解C#中的值和引用吗？（上）

匹夫细说C#：不是“栈类型”的值类型，从生命周期聊存储位置

下面是我的思考和总结，希望能与大家分享和讨论。

值类型和引用类型的区别

最近和同事一起面试时也经常问这个问题，被面的同学很多回答为“值类型存储在栈里，引用类型存储在堆里”，首先我们先不去深究这个说法是否准确（上面的文章里已经说的很清楚）。

值类型和引用类型的区别是存储位置的不同吗？

Eric Lippert给出的答案----值类型和引用类型的区别在语义层面，与存储位置无关。存储位置是C#编译运行时的分配，是实现细节。

　　或许C# compiler的未来版本中，值类型也可能不存储在栈里；

　　或者某一个系统平台中并不存在堆和栈的概念。

结论

　　“值类型和引用类型的区别，与存储位置无关”。

值类型和引用类型区别是什么呢？

Eric Lippert说 - 值类型和引用类型的区别在语义层面。要怎么理解？我们思考的视角应该是C#语言语义和使用上。

结论

　　“值类型传递的是值（不同的实例，互不影响），引用类型传递的是引用（同一个实例，互相影响）”

　　　　如同一句废话！那我们试着换几种方式来描述（可能不准确）

　　　　1. 值类型是私有的，是持有者自己的东西；引用类型是共享的，大家共有的东西。

　　　　2. 值类型是多实例的，每次传递都创建新实例；引用类型是单实例的，每次传递都是同一个实例，如设计模式中的单例。

　　　　3. 值类型的生命周期和持有者相同；引用类型的生命周期和持有者不同。（有关生命周期的言论）

为什么在讨论值类型和引用类型时，总会出现堆和栈？

如何实现值类型和引用类型的存储？

　　有两种存储方式可供选择

　　　　一 直接存储的优点是性能高，缺点是共享不方便。（栈或者堆上）

　　　　二 间接存储的优点是共享方便，缺点是多了一次跳转，有性能损失。（堆上）

我们要的关注哪些问题？性能，共享方式（生命周期）

　　值类型是不共享的，它的生命周期和持有者相同，所以可以直接存储，如果间接存储，会多一次跳转，没有意义的性能损失。

　　引用类型是共享的，它的生命周期和持有者不同，所以采用间接存储，如果直接存储，是很难实现共享和生命周期的不同。

结论

　　值类型是直接存储，引用类型是间接存储。是基于实现的考量，不是值类型和引用类型的区别。

　　生命周期是从实现角度思考的推论，也不是值类型和引用类型的区别。

为什么存在两种类型（值类型和引用类型），而不仅仅是一种类型（值类型或者引用类型）？

思考后发现，所有值类型都可以被引用类型所替代，那为什么要有值类型呢？没有得出理想的答案，推测有两种可能

　　一历史传承。

　　二基于性能的考量。这个应该是实现级别的事情，为什么被暴露在语言级别上？没有办法解决吗？（对于值来说，引用类型多了一次跳转；对于引用来说，值的传递多了一次深克隆）

何时用值类型（struct），何时用引用类型（class）?

在工作中很少（几乎没有）使用struct，因为性能上的收益远远无法弥补维护成本的损失。

（不能要求每个开发人员都很了解struct和class的不同，并在修改代码时意识到使用的是struct而不是class）

总结

值和引用类型的区别是语言和使用级别的

值类型传递的是值（不同的实例，互不影响），引用类型传递的是引用（同一个实例，互相影响）

有关值类型和引用类型储存在栈或者堆上的言论，是基于实现细节的思考，是当前的实现方式，不是值类型和引用类型的区别。

有关值类型和引用类型生命周期的言论，是基于实现细节的思考，是当前的实现方式，不是值类型和引用类型的区别。

值类型（struct）更多是性能上的收益，C#中定义的基础值类型已经足够，开发中尽量避免定义值类型（struct）。

期待看到不同的观点和理由！