值类型和引用类型详解(C#)
可能你对值类型和引用类型还不太了解。
值类型和引用类型,是c#比较基础,也必须掌握的知识点,但是也不是那么轻易就能掌握,今天跟着我一起来看看吧。
典型类型
首先我们看看这两种不同的类型有哪些比较典型的代表。
典型值类型
int, long, float, double等原始类型中表示数字的类型都是值类型,表示时间的datetime也是值类型,除此之外我们还可以通过关键字struct自定义值类型。
典型引用类型
原始类型中,array, list, dictionary, queue, stack和string都是引用类型,除此之外我们通过关键字class自定义引用类型。
基类
c#中所有的类型都最终继承自 Object ,这是没有疑问的,但是这其中还有些微区别。
值类型基类
对于值类型来说,除了最终继承自Object,还继承自ValueType,继承链如下
添加图片注释,不超过 140 字(可选)
但是请不要误解,这里仅仅指的是值类型天然是ValueType,但是不代表值类型能够这么声明
struct Struct1 : ValueType { }
这样是会引起编译错误的,值类型不能继承任何其他类型,值类型只能实现接口,不能继承自其它类型。只有引用类型既可以实现接口也能继承自其它类型。顺便说一下,还有一点比较重要的是,ValueType重写了Object基类的 Equals 方法和 GetHashCode 方法,所以当使用Equals比较两个值类型的时候,系统会比较两个值类型的各个属性是否相等,再返回结果,这就是所谓的相等性 。与此相对,引用类型在使用Equals的时候,会在后台调用object.ReferenceEquals,换言之,引用类型在比较相等性的时候会考虑同一性 。
引用类型基类
对于引用类型就没有那么麻烦,引用类型不会继承自ValueType。引用类型可以继承其他类型。
在内存中的表现
我们都知道,C#将内存分为了两部分,一个是Stack,另外一个是Managed Heap。一般来说,用于函数调用进栈,函数返回出栈,用的是Stack,而当创造一个新的实例时,会根据创建的实例属于值类型还是引用类型决定使用Stack还是Managed Heap。
值类型在内存中
当创建一个值类型对象时,c#会在Stack上面创建一块空间,这块空间就存放这个值类型对象。
int是一个典型的值类型,如下语句
int age = 10;
会存在于内存中的Stack上面。
添加图片注释,不超过 140 字(可选)
如果把值类型的实例赋值给另外一个值类型,那么效果就是复制一个新的值类型实例。
int myAge = age;
添加图片注释,不超过 140 字(可选)
引用类型在内存中
与值类型在内存中的表现不一样,创建一个引用类型的实例,不但会在Stack上面新建一个引用,还会在Heap上面划分出内存以容纳该引用类型实例。用户在使用的时候通过Stack上面的变量间接引用该实例。
class Author { public string Name{get;set;} public int Age{get;set;} } Author author = new Author(){Name="deatharthas", Age= 32};
添加图片注释,不超过 140 字(可选)
注意看和值类型在内存中的区别,引用类型通过Stack上的变量访问位于Heap上面的实例。
在赋值的时候,拷贝的仅仅是Stack上面的变量,新拷贝出来的对象和旧的对象指向的是同一块内存。
Author myAuthor = author;
添加图片注释,不超过 140 字(可选)
这个时候,author和myAuthor指向同一块内存,称为同一性,通过调用
object.ReferenceEquals(myAuthor, author);
可以得到验证。
但可能有细心的朋友会有疑问了,不是说int是值类型,值类型是存在于Stack上面的吗?为什么在author类里面,它会在Heap里面呢?赞一个细心!值类型一般存在于Stack上面,但如果某个值类型包含于引用类型,那么它也会随着那个引用类型存放在Heap上面。
当参数时的行为区别
c#中的参数传递默认都是传值(by value),但是根据所传递对象是值类型还是引用类型,它们的行为还是有所区别,现在我们来看看。
值类型当参数
值类型当参数的时候,传递到函数内部的是一份值类型的拷贝,所以在函数内部修改这个拷贝不会影响原对象。除非我们在传递参数的时候使用了ref或者out。
引用类型当参数
如果参数是引用类型,传递到函数内部的依然是一份拷贝,但是这个拷贝是其在Stack上面的变量的拷贝,就像上面的赋值那个例子。所以这个时候这份拷贝其实和原对象指向同一块内存(指向同一性),修改这个对象可以反映到原对象上面。
谨慎返回引用类型
编程是一项需要谨慎的工作,有时候我们经常会犯一些错误,而这些错误又是那么的不明显以至于不摔坑几次,我们根本察觉不了,考虑下面一个例子。
class People
{
public string Name
{
get;
set;
}
public int Age
{
get;
set;
}
private People _Father = null;
public People Father
{
get
{
return _Father;
}
}
public People(People father)
{
_Father = father;
}
public void ShowFather()
{
Console.WriteLine("father's name is " + Father.Name + " and his age is " + Father.Age);
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
People father = new People(null)
{
Name = "father", Age = 60
};
People son = new People(father);
son.ShowFather(); Console.ReadLine();
}
}
添加图片注释,不超过 140 字(可选)
看起来没什么问题,对吧?Father没有提供setter,似乎是安全的。但是我们试试下面的代码。
static void Main(string[] args)
{ People father = new People(null)
{
Name = "father", Age = 60
};
People son = new People(father);
var f = son.Father;
f.Name="Changed";
son.ShowFather();
Console.ReadLine();
}
添加图片注释,不超过 140 字(可选)
看,发现了什么,外部改变了本来应该被封装所保护的Father属性,封装被破坏了!
稍微一想我们应该能明白这个道理,Father属性返回的拷贝的变量和原Father变量指向同一块实例。要想解决这个问题,我们要么返回一个值类型,要么返回一个全新的对象。修改Father属性如下:
public People Father
{
get
{
return new People(_Father._Father)
{
Name = _Father.Name, Age = _Father.Age
};
}
}
再次测试,
添加图片注释,不超过 140 字(可选)
这次封装就没问题了。
总结
我们大概知道了值类型和引用类型的区别,包括它们的行为,在内存的居住方式,以及使用引用类型时可能会遇到的暗坑,希望大家通过阅读这篇文章,能够加深一些对它们的了解,少走一些弯路。
推荐阅读
-
Java 基本数据类型和引用类型 - Java Stuff
-
epoll简介及触发模式(accept、read、send)-epoll的简单介绍 epoll在LT和ET模式下的读写方式 一、epoll的接口非常简单,一共就三个函数:1. int epoll_create(int size);创建一个epoll的句柄,size用来告诉内核这个监听的数目一共有多大。这个参数不同于select中的第一个参数,给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是,当创建好epoll句柄后,它就是会占用一个fd值,在linux下如果查看/proc/进程id/fd/,是能够看到这个fd的,所以在使用完epoll后,必须调用close关闭,否则可能导致fd被耗尽。2. int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);epoll的事件注册函数,它不同与select是在监听事件时告诉内核要监听什么类型的事件,而是在这里先注册要监听的事件类型。第一个参数是epoll_create的返回值,第二个参数表示动作,用三个宏来表示:EPOLL_CTL_ADD:注册新的fd到epfd中;EPOLL_CTL_MOD:修改已经注册的fd的监听事件;EPOLL_CTL_DEL:从epfd中删除一个fd;第三个参数是需要监听的fd,第四个参数是告诉内核需要监听什么事,struct epoll_event结构如下:struct epoll_event { __uint32_t events; /* Epoll events */ epoll_data_t data; /* User data variable */};events可以是以下几个宏的集合:EPOLLIN :表示对应的文件描述符可以读(包括对端SOCKET正常关闭); EPOLLIN事件:EPOLLIN事件则只有当对端有数据写入时才会触发,所以触发一次后需要不断读取所有数据直到读完EAGAIN为止。否则剩下的数据只有在下次对端有写入时才能一起取出来了。现在明白为什么说epoll必须要求异步socket了吧?如果同步socket,而且要求读完所有数据,那么最终就会在堵死在阻塞里。 EPOLLOUT:表示对应的文件描述符可以写; EPOLLOUT事件:EPOLLOUT事件只有在连接时触发一次,表示可写,其他时候想要触发,那要先准备好下面条件:1.某次write,写满了发送缓冲区,返回错误码为EAGAIN。2.对端读取了一些数据,又重新可写了,此时会触发EPOLLOUT。简单地说:EPOLLOUT事件只有在不可写到可写的转变时刻,才会触发一次,所以叫边缘触发,这叫法没错的!其实,如果真的想强制触发一次,也是有办法的,直接调用epoll_ctl重新设置一下event就可以了,event跟原来的设置一模一样都行(但必须包含EPOLLOUT),关键是重新设置,就会马上触发一次EPOLLOUT事件。1. 缓冲区由满变空.2.同时注册EPOLLIN | EPOLLOUT事件,也会触发一次EPOLLOUT事件这个两个也会触发EPOLLOUT事件 EPOLLPRI:表示对应的文件描述符有紧急的数据可读(这里应该表示有带外数据到来);EPOLLERR:表示对应的文件描述符发生错误;EPOLLHUP:表示对应的文件描述符被挂断;EPOLLET: 将EPOLL设为边缘触发(Edge Triggered)模式,这是相对于水平触发(Level Triggered)来说的。EPOLLONESHOT:只监听一次事件,当监听完这次事件之后,如果还需要继续监听这个socket的话,需要再次把这个socket加入到EPOLL队列里3. int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event * events, int maxevents, int timeout);等待事件的产生,类似于select调用。参数events用来从内核得到事件的集合,maxevents告之内核这个events有多大,这个maxevents的值不能大于创建epoll_create时的size,参数timeout是超时时间(毫秒,0会立即返回,-1将不确定,也有说法说是永久阻塞)。该函数返回需要处理的事件数目,如返回0表示已超时。-------------------------------------------------------------------------------------------- 从man手册中,得到ET和LT的具体描述如下EPOLL事件有两种模型:Edge Triggered (ET)Level Triggered (LT)假如有这样一个例子:1. 我们已经把一个用来从管道中读取数据的文件句柄(RFD)添加到epoll描述符2. 这个时候从管道的另一端被写入了2KB的数据3. 调用epoll_wait(2),并且它会返回RFD,说明它已经准备好读取操作4. 然后我们读取了1KB的数据5. 调用epoll_wait(2)......Edge Triggered 工作模式:如果我们在第1步将RFD添加到epoll描述符的时候使用了EPOLLET标志,那么在第5步调用epoll_wait(2)之后将有可能会挂起,因为剩余的数据还存在于文件的输入缓冲区内,而且数据发出端还在等待一个针对已经发出数据的反馈信息。只有在监视的文件句柄上发生了某个事件的时候 ET 工作模式才会汇报事件。因此在第5步的时候,调用者可能会放弃等待仍在存在于文件输入缓冲区内的剩余数据。在上面的例子中,会有一个事件产生在RFD句柄上,因为在第2步执行了一个写操作,然后,事件将会在第3步被销毁。因为第4步的读取操作没有读空文件输入缓冲区内的数据,因此我们在第5步调用 epoll_wait(2)完成后,是否挂起是不确定的。epoll工作在ET模式的时候,必须使用非阻塞套接口,以避免由于一个文件句柄的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。最好以下面的方式调用ET模式的epoll接口,在后面会介绍避免可能的缺陷。 i 基于非阻塞文件句柄 ii 只有当read(2)或者write(2)返回EAGAIN时才需要挂起,等待。但这并不是说每次read时都需要循环读,直到读到产生一个EAGAIN才认为此次事件处理完成,当read返回的读到的数据长度小于请求的数据长度时,就可以确定此时缓冲中已没有数据了,也就可以认为此事读事件已处理完成。Level Triggered 工作模式相反的,以LT方式调用epoll接口的时候,它就相当于一个速度比较快的poll(2),并且无论后面的数据是否被使用,因此他们具有同样的职能。因为即使使用ET模式的epoll,在收到多个chunk的数据的时候仍然会产生多个事件。调用者可以设定EPOLLONESHOT标志,在 epoll_wait(2)收到事件后epoll会与事件关联的文件句柄从epoll描述符中禁止掉。因此当EPOLLONESHOT设定后,使用带有 EPOLL_CTL_MOD标志的epoll_ctl(2)处理文件句柄就成为调用者必须作的事情。然后详细解释ET, LT:LT(level triggered)是缺省的工作方式,并且同时支持block和no-block socket.在这种做法中,内核告诉你一个文件描述符是否就绪了,然后你可以对这个就绪的fd进行IO操作。如果你不作任何操作,内核还是会继续通知你的,所以,这种模式编程出错误可能性要小一点。传统的select/poll都是这种模型的代表.ET(edge-triggered)是高速工作方式,只支持no-block socket。在这种模式下,当描述符从未就绪变为就绪时,内核通过epoll告诉你。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪,并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知,直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了(比如,你在发送,接收或者接收请求,或者发送接收的数据少于一定量时导致了一个EWOULDBLOCK 错误)。但是请注意,如果一直不对这个fd作IO操作(从而导致它再次变成未就绪),内核不会发送更多的通知(only once),不过在TCP协议中,ET模式的加速效用仍需要更多的benchmark确认(这句话不理解)。在许多测试中我们会看到如果没有大量的idle -connection或者dead-connection,epoll的效率并不会比select/poll高很多,但是当我们遇到大量的idle- connection(例如WAN环境中存在大量的慢速连接),就会发现epoll的效率大大高于select/poll。(未测试)另外,当使用epoll的ET模型来工作时,当产生了一个EPOLLIN事件后,读数据的时候需要考虑的是当recv返回的大小如果等于请求的大小,那么很有可能是缓冲区还有数据未读完,也意味着该次事件还没有处理完,所以还需要再次读取: 这里只是说明思路(参考《UNIX网络编程》) while(rs) {buflen = recv(activeevents[i].data.fd, buf, sizeof(buf), 0);if(buflen < 0){// 由于是非阻塞的模式,所以当errno为EAGAIN时,表示当前缓冲区已无数据可读// 在这里就当作是该次事件已处理处.if(errno == EAGAIN)break; else return; }else if(buflen == 0) { // 这里表示对端的socket已正常关闭. } if(buflen == sizeof(buf) rs = 1; // 需要再次读取 else rs = 0; } 还有,假如发送端流量大于接收端的流量(意思是epoll所在的程序读比转发的socket要快),由于是非阻塞的socket,那么send函数虽然返回,但实际缓冲区的数据并未真正发给接收端,这样不断的读和发,当缓冲区满后会产生EAGAIN错误(参考man send),同时,不理会这次请求发送的数据.所以,需要封装socket_send的函数用来处理这种情况,该函数会尽量将数据写完再返回,返回-1表示出错。在socket_send内部,当写缓冲已满(send返回-1,且errno为EAGAIN),那么会等待后再重试.这种方式并不很完美,在理论上可能会长时间的阻塞在socket_send内部,但暂没有更好的办法. ssize_t socket_send(int sockfd, const char* buffer, size_t buflen) { ssize_t tmp; size_t total = buflen; const char *p = buffer; while(1) { tmp = send(sockfd, p, total, 0); if(tmp < 0) { // 当send收到信号时,可以继续写,但这里返回-1. if(errno == EINTR) return -1; // 当socket是非阻塞时,如返回此错误,表示写缓冲队列已满, // 在这里做延时后再重试. if(errno == EAGAIN) { usleep(1000); continue; } return -1; } if((size_t)tmp == total) return buflen; total -= tmp; p += tmp; } return tmp; } 二、epoll在LT和ET模式下的读写方式 在一个非阻塞的socket上调用read/write函数, 返回EAGAIN或者EWOULDBLOCK(注: EAGAIN就是EWOULDBLOCK) 从字面上看, 意思是: * EAGAIN: 再试一次 * EWOULDBLOCK: 如果这是一个阻塞socket, 操作将被block * perror输出: Resource temporarily unavailable 总结: 这个错误表示资源暂时不够, 可能read时, 读缓冲区没有数据, 或者, write时,写缓冲区满了 。 遇到这种情况, 如果是阻塞socket, read/write就要阻塞掉。 而如果是非阻塞socket, read/write立即返回-1, 同 时errno设置为EAGAIN. 所以, 对于阻塞socket, read/write返回-1代表网络出错了. 但对于非阻塞socket, read/write返回-1不一定网络真的出错了. 可能是Resource temporarily unavailable. 这时你应该再试, 直到Resource available. 综上, 对于non-blocking的socket, 正确的读写操作为: 读: 忽略掉errno = EAGAIN的错误, 下次继续读 写: 忽略掉errno = EAGAIN的错误, 下次继续写 对于select和epoll的LT模式, 这种读写方式是没有问题的. 但对于epoll的ET模式, 这种方式还有漏洞. epoll的两种模式 LT 和 ET
-
C# 中的可数类型详解
-
[自定义类型详解] Finale - 枚举和联合(通用体)详解
-
Python 枚举类型定义和用法详解
-
Jackson 使用 @JsonValue 枚举类型对属性值进行序列化和反序列化。
-
围棋 - 围棋语言 通道 Channel 是 Go 中的一种核心类型,可以把它看作是一个管道,并发的核心单元可以通过它发送或接收数据进行通信。 它的操作符是箭头 <- 。 ch <- v // 发送值 v 到通道 ch v := <-ch // 从通道 ch 接收数据并赋值给 v (箭头指向数据流) 与 map 和 slice 数据类型一样,通道必须在创建后才能使用。 ch := make(chan int) ch := make(chan int)
-
Oracle 和 PostgreSQL 时间戳类型 A.D. 前后值的详细解释和 JDBC 访问
-
Java 魔法厅:四种引用类型、ReferenceQueue 和 WeakHashMap
-
产品路线图详解:关键功能、常见类型和线图构建技巧