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编辑文章 - 博客频道 - CSDN.NET

2014-04-20 11:55 295 查看
在上一次的讨论中,我介绍了许多微软.NET平台公共语言运行时CLR (common language runtime) 中与类型有关的基本概念。其中重点讨论了如何从System.Object类型中派生出所有别的类型,以及程序员能够使用的多种强制类型转换机制(如C#操作符)。最后,我提到了编译器如何使用名字空间以及公共语言运行时CLR是如何忽略名字空间的。 

在本文中,我们将继续上次类型基础的讨论。首先从介绍简单类型开始,然后迅速进入关于引用类型和数值类型的讨论。对所有的开发人员来说,熟练掌握引用类型和数值类型的应用差别尤其重要。在编写代码的过程中,如果对这两种类型使用不当会导致程序Bug并引起性能问题。
简单类型 

某些常用的数据类型,许多编译器通过简单的语法就可以对它们进行处理。例如,在C#语言中,你可以使用下列语法来分配一个整型变量:
int a = new int(5);

但是我敢肯定,你会觉得用这样的语法来声明和初始化一个整型变量很笨拙。好在许多编译器(包括C#编译器)允许你使用下面的语法来代替:

int a = 5;

这就使代码的可读性更强。不论使用那一种语法,产生的中间语言时一样的。 

凡编译器直接支持的数据类型称为简单数据类型。这些简单数据类型直接映射到基类库中存在的类型。例如C#中int类型直接映射到System.Int32。所以可以将下列两行代码与前面提到的两行代码是一样的:

System.Int32 a = new System.Int32(5); 

System.Int32 a = 5;

图一是C#中简单数据类型与基类库中有关类型的对应表(其它语言也会提供类似的简单数据类型)
引用类型和数数值类型 

当从受管堆(managed heap)中分配对象时,new操作符返回对象的内存地址。通常将这个地址存储在一个变量当中。这种方式就是引用类型的变量,因为变量不包含实际对象的位,而是引用对象的位。

在处理引用类型时会有一些性能问题要考虑。首先,内存必须要从受管堆中分配,这样能强制垃圾回收。其次,引用类型总是通过指针来存取。所以每次引用堆中对象的成员时,为了实现期望的处理,必须要产生和执行收回指针的代码。这反而影响程序的大小和程序执行的速度。 

除了引用类型外,实际的对象系统中还有轻量级的数值类型。数值类型对象不能在可回收垃圾的堆中分配,并且表示对象的变量不包含对象的指针,而是变量包含对象本身。因为变量包含着对象,处理对象也就不必考虑指针回收的问题,从而改进了性能。 

图二中的代码说明了引用类型和数值类型差别。Rectangle类型的声明使用了结构,而没有使用更普通的类。在C#中,使用结构声明的类型是个数值类型,而使用类声明的是引用类型。其它语言可能用不同的语法来描述数数值类型和引用类型,例如C++中使用_value修饰符。 

回顾前面讨论简单类型时提到过的代码行:

System.Int32 a = new System.Int32(5);

编译这个语句时,编译器发觉System.Int32是数值类型并优化产生的中间语言(IL)代码,以便使
4000
这个“对象”不从堆中分配;而将这个对象放到线程堆栈的局部变量a中。、 

可能的情况下,应该使用数值类型而不要使用引用类型,这样做可以使应用程序的性能更好。尤其是在使用以下数据类型时,你应该将变量声明为数值类型:
* 简单数据类型。 

* 不需要从其它类型继承的数据类型。 

* 没有任何从它派生的数据类型。 

* 类型对象不会作为方法参数经常性传递,这是因为它会导致频繁的内存拷贝操作,从而损害性能。这一点在下面有关框入和框出的讨论中将作更详细的解释。
数值类型的主要优点是他们不在受管堆中进行分配。但与引用类型比较,使用数值类型也有几个局限。以下是对数值类型和引用类型的一个比较。 

数值类型对象有两种表示法:框出的形式和框入的形式。引用类型对象总是表示为框入形式。 

数值类型从System.ValueType类型中隐含派生。这个类型提供的方法与System.ValueType定义的方法相同。但是,System.ValueType重载Equals方法,以便在两个对象实例字段匹配时返回true。此外,System.ValueType重载GetHashCode方法,以便在对象实例字段中使用有这些值参与的算法产生hash 代码值。当定义自己的数值类型时,强烈推荐你重载并提供外部的Equals 和GetHashCode方法实现。 

因为使用数值类型作为基类时不能声明新的数值类型或新的引用类型,数值类型不应有虚函数,不能被抽象,并被隐含式封装(封装类型不能被用作新类型的基类)。 

引用类型变量包含堆内存中对象的地址。在缺省情况下,引用类型变量被创建时被初始化为空(null),也就是说这个引用类型变量当前不指向有效对象。试图使用值为空的引用类型变量会导致NullReferenceException 异常。
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