上週提到一些C#的架構與規則，這篇再補充一些概念。直接用static在google搜尋，會找到許多中文的網頁，但發現蠻多都只針對static的特性做總結，但筆者希望能找到更多的資訊，就開始嘗試找英文的說明，除了練習英文之外，也順便訓練一下自己找答案的能力！查詢Static的過程中，額外發現跟Stack及Heap也有些關係，也一併提出來聊聊。
像隱形人般的記憶體
執行程式的過程中，記憶體的動作是甚麼?
寫程式的前面幾行一定會設定變數，變數可以儲存Numeric Type、Bool Type等基礎型別，也可以儲存較複雜的結構，例如Method、Object等。記憶體在過程中，將需要用到的資料暫時儲存起來，等到不需要時再釋放空間。一般來說，執行程式會依程式碼，由上至下依序執行，但因為程式中會使用物件導向設計或呼叫方法，程式本身亦有著不同資料型別，所以記憶體的儲存機制，並不是單純的一路紀錄再統一釋放。對於記憶體儲存的機制有更深入的了解，也能幫助我們更準確的解釋程式碼的行為。
Stack與Heap的概念
在工廠中會依工作性質把區域分開，為了應對上述不同的工作需求，記憶體的管理上也會特別分出幾塊區域，分別用來儲存不同性質的資料。其中較重要的有Stack與Heap的概念，Stack比較穩重，會特別依程式執行步驟儲存，且強調先進後出，就像一堆折疊好的衣服，要拿某一件衣服必須從上面開始，代表著當下線程的狀態。而Heap比較活潑，所以不會特別做排序，只將資料統一集中在大本營，就像一堆零散沒折好的衣服，但可以直接找到想找的衣服。
「實值型別、參考型別」 與 「Stack、Heap」的關係
在C#中，實值型別存放在Stack，參考型別的話，Pointer會存在Stack，裡面可以是null或資料存放的記憶體位址，整個物件則存放在Heap中。關於實值型別與參考型別，已有前人將資料整理成圖片。
參考型別中，String是比較特別的存在，當我們要使用Object一定會使用new，目的就是為了在Heap中指定一塊新的空間存放資料，並且把位址存在Stack。但String並沒有做這件事啊?? 為什麼是參考型別?? 答案就在string pool裡，透過pool也可有效的減少不停的生成物件，減少記憶體的分配與釋放，跟有興趣的就自己google吧。
Stack會在線程結束後，自動回收記憶體，例如在Main()中呼叫addFive()，執行完addFive()裡最後一行程式碼後，就會開始自動回收跟addFive()相關的Stack記憶體空間，等到整個程式跑完，才會開始去回收跟Main()有關的記憶體空間，這裡又再次強調了後進先出的概念。
當存在Stack的指針，隨著線程結束後被刪除，與Heap中物件的連接就沒了，但Heap中的資料並不會馬上就被刪除，因為Heap存在長短期的資料，故很難預測順序，故程式並不會依照線程而進行回收。必須達到一定的條件後，系統才會啟動Garbage Collection(GC)的機制，判斷有哪些空間可以收回，或是透過程式人員手動控制GC。
圖片來源及參考資料
- https://www.c-sharpcorner.com/article/C-Sharp-heaping-vs-stacking-in-net-part-i/
- https://www.codeproject.com/Articles/76153/Six-important-NET-concepts-Stack-heap-value-types#Stack%20and%20Heap
像調味料的關鍵字 - static
static關鍵字，中文會被翻譯成靜態，可用於修飾class、method、variable等，中文就是靜態類型、靜態方法、靜態變數等。因為區域變數的特性，即使傳遞變數給方法，內外變數並不能互通，要取出結果則需要return，若直接用static修飾變數，會成為該class的全域變數的概念。
namespace ConsoleApp1
{
class Program
{
static int x = 0;
class Test
{
public void display()
{
x += 1;
}
}
static void Main(string[] args)
{
Test test = new Test();
test.display();
test.display();
Console.WriteLine(x);
Console.ReadLine();
}
}
}
//結果為2
到這裡可以發現，靜態變數可以不斷被不同方法取用或修改值。靜態變數名稱只能只能出現一次，且直到程式結束才會將記憶體空間釋放出來，這已經不同於區域變數的記憶體管理了，查了一些英文資料，看到的說法都是，任何的實值型別，加上static後都改為放在heap。
static也可以用來修飾方法跟類別，非靜態類別，可以同時擁有靜態方法及非靜態的方法，經過初始化後，實際上能呼叫的僅有非靜態方法，可能是靜態方法被改存到不同位址，或是內定會移除靜態方法，這個看有沒有高手能回答了。
靜態類別就嚴格了，底下只能有靜態成員。靜態類別不能使用new，因為在一開始就已經指定好記憶體位置了。但靜態類別內若放非靜態成員，非靜態成員須透過new指定記憶體空間後才能使用，如此一來就會像下圖一樣報錯了，而且屬性也只會顯示出靜態的方法。
static就像是調味料，少了不好吃，但太多絕對會是麻煩。透過static可免去初始化的動作，若很多檔案有共通，且經常使用的方法或變數，會非常方便。但這是把雙面刃，因為靜態類別僅能包含靜態成員，會被限制一定要用static的連環問題。而靜態成員會存活到整隻程式結束，一直滾雪球的情況下，專案一大，可能會引發記憶體不足的問題。太多檔案共用，也會造成耦合度過高但又難以分離。最後，靜態類別不能被繼承，會失去物件導向的特性與優勢。