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【从零开始入门unity游戏开发之——C#篇04】栈（Stack）和堆（Heap），值类型和引用类型，以及特殊的引用类型string

news 来源：原创 2025/6/18 16:11:08

文章目录

知识回顾
一、栈（Stack）和堆（Heap）
- 1、什么是栈和堆
- 2、为什么要分栈和堆
- 3、栈和堆的区别
- - 栈
  - 堆
- 4、总结
二、值类型和引用类型
- 1、那么值类型和引用类型到底有什么区别呢？
- - 值类型
  - 引用类型
- 2、总结
三、特殊的引用类型string
- 1、为什么说string是特殊的引用类型？
- 2、理解字符串（string）引用类型
- 3、如何证明呢？
- - 使用 `GetHashCode` 方法
  - 通过断点调试直接查看变量指针内存地址
- 4、总结
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完结

知识回顾

C# 中的变量类型可以分为 值类型 和 引用类型 两大类。

值类型

变量类型	描述	范围
byte	无符号8位整数	0 到 255
sbyte	有符号8位整数	-128 到 127
short	有符号16位整数	-32,768 到 32,767
ushort	无符号16位整数	0 到 65,535
int	有符号32位整数	-2,147,483,648 到 2,147,483,647
uint	无符号32位整数	0 到 4,294,967,295
long	有符号64位整数	-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807
ulong	无符号64位整数	0 到 18,446,744,073,709,551,615
float	32 位单精度浮点数	±1.5 × 10^−45 到 ±3.4 × 10^38（精度约7位有效数字）
double	64 位双精度浮点数	±5.0 × 10^−324 到 ±1.7 × 10^308（精度约15–16位有效数字）
decimal	128 位高精度小数	±1.0 × 10^−28 到 ±7.9 × 10^28（精度约28–29位有效数字）
bool	8 位布尔型	`true` 或 `false`
char	16 位单一字符型	Unicode字符（0 到 65,535）

引用类型

变量类型	描述	范围
string	字符串	任意长度的字符序列（理论上最多可达到 2GB）

一、栈（Stack）和堆（Heap）

要了解值类型和引用类型的区别，我们得先得栈和堆的概率有个了解。

1、什么是栈和堆

简单理解就是，程序运行时，它的数据必须存储在内存中。栈和堆就是计算机内存中的两种不同的存储区域。

2、为什么要分栈和堆

通过分栈和堆，程序可以在性能和内存管理上做出平衡，从而让程序既高效又灵活。

3、栈和堆的区别

栈

栈空间比较小，但是读取速度快。
栈存储的是一些简单的数据
栈遵循先进后出原则，栈就像一个堆叠的盘子。你每次放入一个新盘子（数据），都会把它放在最上面。拿东西的时候，也都是从最上面拿，所以非常快速。
栈里的数据只在当前函数或方法运行时有效，一旦方法执行完毕，这些数据就会自动被销毁。

堆

堆空间比较大，但是读取速度慢。
堆存储的是一些较大的数据。
堆就像一个大大的垃圾堆，可以随意放东西。它不按照顺序来存放数据，而是根据需要分配空间，可以存储更复杂的对象
堆中的数据不会像栈那样自动清理。（但在 C# 中，垃圾回收会自动清理不再使用的对象）

在这里插入图片描述

4、总结

实际上，我们写程序并不需要关心内存是如何使用的，C#已经帮我们做好了。这里只是简单介绍这个概念，有些知识看不懂也没关系，比如垃圾回收，后面肯定还会详细介绍。现在有个印象就行。

二、值类型和引用类型

在 C# 中，数据类型分为两大类：值类型（Value Types）和 引用类型（Reference Types）。

我们目前学了值类型和引用类型只有变量，但是其实不止

值类型其实还有结构体（Struct）、枚举（Enum），
引用类型还有类（Class）、 数组（Array）、委托（Delegate）。

这些我们后面会一一介绍，现在了解一下就行。

1、那么值类型和引用类型到底有什么区别呢？

因为只学了变量，这里就用变量举例。

值类型

直接存储数据，值类型的变量直接保存它们的数据。值类型直接存储在栈上。
值类型赋值时，会复制值本身。

比如

int a, b;
a = 100;
b = a;
Console.WriteLine("a的值:" + a);
Console.WriteLine("b的值:" + b);a = 20; // 重新给a赋值，b的值不会改变
Console.WriteLine("a的值:" + a);
Console.WriteLine("b的值:" + b);

打印结果，正如前面所说，重新给a赋值，b的值不会改变
在这里插入图片描述

画图说明
在这里插入图片描述
解释：

声明变量 int a, b;
当你声明两个整数变量 a 和 b 时，编译器会在栈上为它们各自分配32位的存储空间。此时，这两个存储空间是空的，没有初始化任何值。
赋值 a = 100;
当你给变量 a 赋值为 20 时，栈上的存储空间 a 会被写入值 20。这个操作不会重新分配内存，而是直接在已经分配的内存位置写入新的值。
赋值 b = a;
当你执行 b = a; 时，栈上的存储空间 b 会被写入 a 的当前值。此时，a 和 b 都存储了值 20，但它们是独立的存储空间。
重新赋值 a = 20;
当你再次给 a 赋值为 20 时，栈上的存储空间 a 会被更新为新的值 20。这不会重新分配内存，而是直接在已经分配的内存位置写入新的值。

引用类型

间接存储数据，引用类型的变量保存的是对实际数据所在位置的引用或地址（也叫指针），而不是数据本身。引用类型存储在栈上的引用（或指针）和堆上的实际数据。
引用类型赋值时，会复制引用，但实际的数据不会复制。

画图说明，假设a b c都是引用类型
在这里插入图片描述
解释：

声明引用类型 a 和 b;

这时 a 和 b 都是空引用，它们在栈上分配了空间，但它们指向的堆内存地址尚未确定，二者目前都没有引用任何实际的对象。
给 a 赋值：

此时，a 作为栈上的一个引用变量，指向堆上的值。b 仍然是空引用。
b = a; b 也指向 a 的堆值：

此时，a 和 b 都存储相同的堆内存地址，指向相同的堆对象。
a 修改为新值：

这时候a b的值就都变成了新值
重新定义 c，并给 c 赋值

此时，c 是一个新的引用类型变量，它在栈上存储了指向堆上c值的地址，且与 a 和 b 的值互不影响。

ps:有些小伙伴可能会说了，前面不是说了string不就是引用类型吗，为什么不用string举例呢，这样不是更加直观？其实是因为string是特殊的引用类型，这个问题我接下来会说。

2、总结

特性	值类型 (Value Type)	引用类型 (Reference Type)
存储方式	存储数据的值本身	存储数据的引用（内存地址）
赋值行为	赋值时会复制数据，原始值和复制值互不影响	赋值时会复制引用，两个变量指向同一个对象
存储位置	通常存储在栈上 (stack)，但结构体和其他类型可能存储在堆上	存储在堆上 (heap)，引用存储在栈上
初始化	默认值为零或空值（如 `0`、`false`、`null`）	默认值为 `null`
内存管理	系统负责管理内存（栈上分配的内存自动释放）	由垃圾回收器 (GC) 管理内存
常见类型	基本数据类型（如 `int`、`float` 等）、结构体、枚举	类、数组、委托、字符串等

三、特殊的引用类型string

1、为什么说string是特殊的引用类型？

学了前面引用类型的知识，我们可以拿string测试一下试试。

string str1, str2;
str1 = "名";
str2 = str1;
Console.WriteLine("str1的值:" + str1);
Console.WriteLine("str2的值:" + str2);str1 = "字";//重新赋值str1
Console.WriteLine("str1的值:" + str1);
Console.WriteLine("str2的值:" + str2);

按前面引用类型的概念，可能你想说第二次打印的结果应该是"字" "字"。

实际上真是这样吗？我先来看看执行结果
在这里插入图片描述
有人会说，如果是值类型,结果倒还说的过去.但是不是说string是引用类型么？如果是引用类型的话。输出的结果难道不应该是: "名""名""字" "字"么？

2、理解字符串（string）引用类型

理解字符串（string）在C#中的行为确实可能有些困惑，因为它们在某种程度上表现出值类型和引用类型的特性。让我们来详细解释一下。

字符串是不可变的
字符串在C#中是不可变的，这意味着一旦你创建了一个字符串对象，就不能修改它的内容。当你尝试修改一个字符串时，实际上是创建了一个新的字符串对象。
字符串为什么是引用类型
因为它们在堆上分配内存，并且在栈上存储对堆上对象的引用。因此，多个变量可以引用同一个字符串对象。

3、如何证明呢？

使用 `GetHashCode` 方法

虽然这并不返回内存地址，但 GetHashCode 方法会返回一个与字符串内容相关的哈希值。这个值可以作为字符串的“标识符”，有时候在调试中，它能帮助你判断是否为同一个字符串实例。

string str1 = "xxxx";
string str2 = str1;
Console.WriteLine(str1.GetHashCode());
Console.WriteLine(str2.GetHashCode());str1 = "yyyy";
Console.WriteLine(str1.GetHashCode());
Console.WriteLine(str2.GetHashCode());

结果
在这里插入图片描述

通过断点调试直接查看变量指针内存地址

在这里插入图片描述
值类型，一开始内存地址就不一样

string引用类型，开始地址一样，重新赋值后地址不一样了

4、总结

字符串不叫值类型，因为它们确实具有引用类型的基本特性：在堆上分配内存，并且在栈上存储引用。尽管字符串的不可变性使得它们在某些方面表现得像值类型，但从技术上讲，它们仍然是引用类型。

由于字符串的不可变性，即使它们是引用类型，修改一个字符串变量不会影响其他引用相同字符串的变量。这是因为当你修改字符串时，实际上是创建了一个新的字符串对象，并将变量的引用指向了这个新对象。

string虽然方便，但是有一个小缺点就是频繁的改变string重新赋值会产生内存垃圾，优化替代方案我们会在后面进行讲解

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完结

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一位在小公司默默奋斗的开发者，闲暇之余，边学习边记录分享，站在巨人的肩膀上，通过学习前辈们的经验总是会给我很多帮助和启发！如果你遇到任何问题，也欢迎你评论私信或者加群找我，虽然有些问题我也不一定会，但是我会查阅各方资料，争取给出最好的建议，希望可以帮助更多想学编程的人，共勉~
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文章目录

知识回顾

一、栈（Stack）和堆（Heap）

1、什么是栈和堆

2、为什么要分栈和堆

3、栈和堆的区别

栈

堆

4、总结

二、值类型和引用类型

1、那么值类型和引用类型到底有什么区别呢？

值类型

引用类型

2、总结

三、特殊的引用类型string

1、为什么说string是特殊的引用类型？

2、理解字符串（string）引用类型

3、如何证明呢？

使用 GetHashCode 方法

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4、总结

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使用 `GetHashCode` 方法