Упражнение. Обнаружение ссылочных типов

К ссылочным типам относятся массивы, классы и строки. Ссылочные типы обрабатываются по-разному от типов значений относительно способа хранения значений при выполнении приложения.

В этом упражнении вы узнаете, как ссылочные типы отличаются от типов значений и как использовать new оператор для связывания переменной со значением в памяти компьютера.

Отличие ссылочных типов от типов значений

Переменная типа значения хранит значения непосредственно в области хранилища, называемой стеком. Стек — это память, выделенная для кода, который выполняется центральным процессором в настоящее время (также называется кадром стека или кадром активации). Когда выполнение кадра стека завершается, значения в стеке удаляются.

Переменная ссылочного типа хранит значения в отдельном регионе памяти, называемом кучей. Куча — это область памяти, которая используется совместно приложениями, работающими в операционной системе одновременно. Среда выполнения .NET взаимодействует с операционной системой, чтобы определить доступные адреса памяти, и запрашивает адрес, по которому можно сохранить значение. Далее среда выполнения .NET сохраняет значение и возвращает адрес памяти переменной. Когда переменная используется в коде, среда выполнения .NET обращается по хранящемуся в переменной адресу и получает сохраненное значение.

Далее вы напишете код, иллюстрирующий эти идеи более четко.

Определение переменной ссылочного типа

1. Удалите или используйте оператор // строковый комментарий, чтобы закомментировать весь код из предыдущих упражнений.

2. Обновите код в редакторе Visual Studio Code следующим образом:

   int[] data;
   

   Предыдущий код определяет переменную, которая может содержать значение массива типов int .

   На этом этапе data — это просто переменная, которая может содержать ссылку на значение или его адрес в куче. Так как он не указывает на адрес памяти, он называется пустой ссылкой.

3. Создание экземпляра массива с помощью int ключевого new слова

   Обновите код в редакторе Visual Studio Code, чтобы создать и назначить новый экземпляр массива int , используя следующий код:

   int[] data;
   data = new int[3];
   

   Ключевое new слово сообщает среде выполнения .NET, чтобы создать экземпляр массива, а затем координировать работу с операционной системой, чтобы сохранить размер массива int для трех значений int в памяти. Среда выполнения .NET следует этим предписаниям и возвращает адрес нового массива int в памяти. Наконец, адрес памяти сохраняется в переменной. Элементы массива int по умолчанию имеют значение 0, поскольку это значение по умолчанию для типа int.

4. Изменение примера кода для выполнения обеих операций в одной строке кода

   Как правило, две строки кода на предыдущем шаге сокращены до одной строки кода, чтобы объявить переменную и создать новый экземпляр массива int . Измените код из шага 3 следующим образом.

   int[] data = new int[3];
   
   

   Хотя нет выходных данных для наблюдения, надеюсь, это упражнение добавило ясность в том, как синтаксис C# относится к шагам процесса для работы с ссылочными типами.

Что отличается от типа данных строки C#?

Тип данных string также является ссылочным. Возможно, вам интересно, почему new оператор не использовался при объявлении строки. Это сделано авторами языка C# исключительно в целях удобства, string Так как тип данных используется так часто, можно использовать следующий формат:

string shortenedString = "Hello World!";
Console.WriteLine(shortenedString);

Однако за кулисами создается новый экземпляр System.String, который инициализируется как "Hello World!"

Практические проблемы с использованием типов значений и ссылок

1. Тип значения (int): в этом примере val_A и val_B являются целыми типами значений.

int val_A = 2;
int val_B = val_A;
val_B = 5;

Console.WriteLine("--Value Types--");
Console.WriteLine($"val_A: {val_A}");
Console.WriteLine($"val_B: {val_B}");

Должен появиться следующий результат:

--Value Types--
val_A: 2
val_B: 5

При val_B = val_A выполнении значение val_A копируется и сохраняется в val_B. Таким образом, когда val_B изменение изменяется, val_A остается небезопасным.

2. Ссылочный тип (массив): в этом примере ref_A и ref_B являются ссылочными типами массивов.

int[] ref_A= new int[1];
ref_A[0] = 2;
int[] ref_B = ref_A;
ref_B[0] = 5;

Console.WriteLine("--Reference Types--");
Console.WriteLine($"ref_A[0]: {ref_A[0]}");
Console.WriteLine($"ref_B[0]: {ref_B[0]}");

Должен появиться следующий результат:

--Reference Types--
ref_A[0]: 5
ref_B[0]: 5

При ref_B = ref_A выполнении указывает на то же расположение памяти, ref_B что ref_Aи . Таким образом, при ref_B[0] изменении также изменяется, ref_A[0] так как они оба указывают на одно расположение памяти. Это ключевое различие между типами значений и ссылочными типами.

Кратко

• Типы значений имеют меньшие допустимые значения и хранятся в стеке. Ссылочные типы могут содержать большие значения, а экземпляр ссылочного типа создается с помощью оператора new. Переменная ссылочного типа содержат ссылку (адрес памяти) на фактическое значение, хранящееся в куче.
• К ссылочным типам относятся массивы, строки и классы.