[C#][C# IN DEPTH筆記][004] 數值型別與參考型別

2009-12-30

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2010-01-06

摘要:[C#][C# IN DEPTH筆記][004] 數值型別與參考型別

註1：將使用C#ID簡稱來代表『C# IN DEPTH 中文版』書名。
註2：引用書中語句時，將會註明頁數。

「」※◎『』：【】↑↓←→↖↗↙↘㊣☆★□■⊕●○

實質型別(Value Type): 即變數的記憶體空間內所存放的資料是實際的值，例如：int a = 5;
變數a的內容便是數值5；又如：char w = 'x';，則變數w的內容為 x 這個字元。
【實體內容式儲存在宣告的地方。】
※ 每個實值型別都有隱含預設建構函式 (Constructor)，來初始化此種型別的預設值。
如需實值型別預設值的詳細資訊，請參閱預設值表。

參考型別(Reference Type): 即變數的記憶體空間內所存放的資料是記憶體位址，就是紀錄
實際內容所在地的記憶體位置第一個開頭地方。因此，當要讀取變數內容時，就是先取得
實際位置空間開始的記憶體位置，所以當參考到這個位址時，就能到所在地取得資料。
例如：int[] ary = new int[] {5,4,3}; ，其中變數ary所記錄的便是陣列[3,4,5]實際存放位置的
開頭記憶體位址；因此，若要取得第2個元素的值時，只要取得陣列的起始位址，再加上
第n個 * 型別所佔大小的位址，即可取得該元素位址，也就是說第2個元數的位置是 ary + (2 * sizeof(int))，
便可以取得值為3，意義同等於 ary[2]。

打破迷思

C#ID(P.51)：迷思#1 「結構是屬於輕量級的類別」
在某些情況下，數值型別的效能會比參考型別來的好且有效率，因為數值型別不需要進行
垃圾回收(garbage collection)，也不需要對型別做驗證和判斷。但某些情況下，參考型別
的效能會比實質型別來的好，例如：變數的傳遞。傳遞實質型別的變數資料是以複製一份
一模一樣的資料，再將這個副本資料傳遞給處理的函式，即傳值方式(Call / Pass by value)，故當
資料量比較大時，便顯得相當耗時；而傳遞參考型別的變數時，一樣是複製一份完整的變
數內容到處理的函式變數中，但是差別在於複製的內容是該實體物件所在的記憶體位址，
因為免去複製其他變數內容資料，所以相對比較有效率。

C#ID(P.52)：迷思#2 「參考型別是存在於堆積，數值型別是存在於堆疊」
參考型別的實體物件是建立在堆積(heap)上的，而實質型別大都是存在堆疊(stack)中，
但是當實質型別變數被其他物件存取時(例如，存取某類別中的int變數、或是long ...等)，
就會將資料存放在堆積中，只有在區域變數(方法內宣告的變數)以及方法上的參數，
會存放在堆疊中。

C#ID(P.52)：迷思#3 「C#預設傳遞物件的方式為傳址」
方法的參數是傳值(pass by value)而非傳址(pass by refrence)，例如下列程式

void Main()
{
    StringBuilder caller;
    AppendHi(caller);
    caller.Append(" I'm test.");
}

void AppendHi (StringBuilder builder)
{
    builder.Append("Hi!");
}

在Main函式中，會將區域變數caller傳入AppendHi函式，
caller是一個參考物件，因此caller所儲存的是實際物件的位址，
當caller傳入到AppendHi函式時，會將caller的內容複製一份到builder變數中，
而這個動作是傳值而非傳址，而利用傳值的好處在於可以避免掉一些副作用(side effects)，
亦即雖然表面上操作起來與傳址無異，但是當AppendHi函式中的builder，
若不小心被指派為null時，並不會影響到caller的內容，只會影響到該變數所儲存的內容而已。

※不管透過何種方式，物件是絕對不會被當作參數傳遞的。

若參數傳遞想要以傳址的方式進行時，則必須在變數前明確使用關鍵字 ref 來表示，
因此，上例AppendHi函式若要以傳址方式接收變數時，則可以將函式宣告改成下列：

void AppendHi (ref StringBuilder builder)

此時，可以將builder想做是變數caller的別名，在變數的操作上傳值與傳址是相同的，
但是在操作上要特別注意的就是若對變數builder做任何變更時，則會一起影響到變數caller，
所以若是將builder指派為null時，則caller的內容同樣會變成null。

參考資料：

C# 參考：型別、內建型別資料表、ref、

C# 語言規格：5.1.5 參考參數、

C# 程式設計手冊：傳遞參考型別的參數、傳遞參數、資料型別、

簡單就是美 :: { 簡單其實很不簡單 }

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