.NET的堆和栈02,值类型和引用类型参数传递以及内存分配

在" .NET的堆和栈01,基本概念、值类型内存分配"中，了解了"堆"和"栈"的基本概念，以及值类型的内存分配。我们知道：当执行一个方法的时候，值类型实例会在"栈"上分配内存，而引用类型实例会在"堆"上分配内存，当方法执行完毕，"栈"上的实例由操作系统自动释放，"堆"上的实例由.NET Framework的GC进行回收。而本篇的重点要放在：值类型和引用类型参数的传递，以及内存分配。

主要包括：
■  传递值类型参数
■  传递容易造成"栈溢出"的值类型参数，在值类型参数前加关键字ref
■  传递引用类型参数
■  传递引用类型参数，在引用类型参数之前加关键字ref

传递值类型参数

class Class1
     {
          public void Go()
          {
              int x = 5;
              AddFive(x);

              Console.WriteLine(x.ToString());

          }

          public int AddFive(int pValue)
          {
              pValue += 5;
              return pValue;
          }
     }

大致过程如下：

1、值类型变量x被放到"栈"上。

2、开始执行AddFive()方法，值类型变量pValue被放到"栈"上，并把x的值赋值给pValue，pValue的值变成了5。

3、继续执行AddFive()方法，pValue的值变成了10。

4、执行完AddFive()方法，释放pValue的内存，"栈"指针回到x，线程重新回到Go()方法中。

输出结果：5

以上，在传递值类型参数x的时候，实际上是把x一个字节一个字节地拷贝给pValue。

传递容易造成"栈溢出"的值类型参数，在值类型参数前加关键字ref

public struct MyStruct
           {
               long a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m;
           }

          public void Go()
          {
             MyStruct x = new MyStruct();
             DoSomething(x);

          }

           public void DoSomething(MyStruct pValue)
           {
                    // DO SOMETHING HERE....
           }

假设以上的值类型struct足够大，而x和pValue都会被分配到"栈"上，这时可能造成"栈溢出"。

如何避免呢？
--解决办法是让DoSomething传递一个ref类型参数。这样写：

public struct MyStruct
           {
               long a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m;
           }

          public void Go()
          {
             MyStruct x = new MyStruct();
             x.a = 5;
             DoSomething(ref x);

             Console.WriteLine(x.a.ToString());

          }

          public void DoSomething(ref MyStruct pValue)
          {
                   pValue.a = 12345;
          }

使用ref后，执行DoSomething(ref x)，是把x的地址赋值给了pValue，即pValue和x指向了同一个引用地址。当改变pValue的值，变化也会反映到x中。

输出结果：12345

以上，为了避免"大型"值类型参数传递时造成的"栈溢出"，可以在值类型前面加ref关键字，于是，在传递值类型参数x的时候，实际上是把x本身的栈地址拷贝给pValue，x和pValue指向同一个栈地址。

传递引用类型参数

传递引用类型参数的道理和在传递的值类型参数前面加ref关键字是一样的。

public class MyInt
           {
               public int MyValue;
           }

          public void Go()
          {
             MyInt x = new MyInt();
             x.MyValue = 2;

             DoSomething(x);

             Console.WriteLine(x.MyValue.ToString());

          }

           public void DoSomething(MyInt pValue)
           {
               pValue.MyValue = 12345;
           }

输出结果：12345

以上大致过程是这样：
1、在托管堆上创建一个MyInt类型的实例
2、在栈上创建一个MyInt类型的变量x指向堆上的实例
3、把托管堆上的公共字段MyValue赋值为2
4、通过DoSomething(x)方法，把x的引用地址赋值给pValue,即pValue和x指向同一个引用地址
5、改变pValue的值，也会反映到x上

以上，在传递引用类型参数x的时候，实际上是把x指向托管堆实例的引用地址拷贝给pValue，x和pValue指向同一个托管堆实例地址。

传递引用类型参数，在引用类型参数之前加关键字ref

public class Thing
           {
           }

           public class Animal:Thing
           {
               public int Weight;
           }

           public class Vegetable:Thing
           {
               public int Length;
           }

          public void Go()
          {
             Thing x = new Animal();

             Switcharoo(ref x);

              Console.WriteLine(
                "x is Animal    :   "
                + (x is Animal).ToString());

              Console.WriteLine(
                  "x is Vegetable :   "
                  + (x is Vegetable).ToString());

          }

           public void Switcharoo(ref Thing pValue)
           {
               pValue = new Vegetable();
           }

输出结果：
x is Animal    :   False
x is Vegetable :   True

以上大致过程是这样：
1、在托管堆上创建Animal对象实例。
2、在栈上创建类型为Thing的x变量指向Animal实例的引用地址。
3、通过Switcharoo(ref x)方法把x本身的地址赋值给pValue，至此，pValue和x指向了相同的栈内存地址，任何一方的变化都会反映到另外一方。

4、在Switcharoo(ref Thing pValue)内部，在托管堆上创建Vegetable对象实例。
5、pValue指向Vegetable实例，也就相当于x指向Vegetable实例。

以上，当在引用类型参数之前加上关键字ref，再传递，是把x本身的栈地址拷贝给pValue,x和pValue指向同一个栈地址。

参考资料：
C# Heap(ing) Vs Stack(ing) in .NET: Part II
《你必须知道的.NET(第2版)》，作者王涛。

".NET的堆和栈"系列包括：

.NET的堆和栈01,基本概念、值类型内存分配

.NET的堆和栈02,值类型和引用类型参数传递以及内存分配

.NET的堆和栈03,引用类型对象拷贝以及内存分配

.NET的堆和栈04,对托管和非托管资源的垃圾回收以及内存分配