Симон Робинсон - C# для профессионалов. Том II
// и Му2 указывают на одно место в памяти
My2 = null; // Теперь My2 не ссылается ни на что,
// My1 по прежнему ссылается на тот же объект
В C# невозможно программным путем объявить определенную переменную как тип значения или как ссылочный тип, это определяется исключительно типом данных переменной.
Тип значения и ссылочный тип данных имеют особенности в управлении памятью, так как ссылочные типы всегда хранятся в куче, в то время как типы значений обычно хранятся в стеке. Это рассматривается более подробно в следующем разделе об управлении памятью.
Инициализация переменных
В C++ переменные никогда не инициализируются, если их явно не инициализировать (или в случае классов предоставить конструкторы). Если этого не сделать, переменные будут содержать какие-то случайные данные, оказавшиеся в памяти, это отражает особое внимание в C++ к производительности. C# уделяет больше внимания исключению ошибок во время выполнения и поэтому строже относится к инициализации переменных. В C# существуют следующие правила:
□ Переменные, которые являются полями-членами, по умолчанию инициализируются с помощью нулевых значений, если они не инициализируются явно. Это означает, что числовые типы данных будут содержать нули, bool будут содержать false, а все ссылочные типы (включая строки и объекты) будут содержать ссылку null. Структуры инициализируют нулем каждый свой член.
□ Локальные переменные методов не инициализируются по умолчанию. Однако компилятор будет давать ошибку, если локальная переменная используется до инициализации. Можно при желании инициализировать переменную, вызывая ее конструктор по умолчанию (тот, который обнуляет память).
// локальные переменные метода
int X1; //в этом месте X1 содержит случайные данные
// int Y = X1; // эта закомментированная строка будет создавать ошибку
// компиляции, т.к. X1 используется до инициализации
X1 = new int(); // теперь X1 будет содержать ноль.
Упаковка
В некоторых случаях необходимо использовать тип значения, как если бы он был ссылочным типом. Это можно сделать с помощью процесса, называемого упаковкой (boxing). Синтаксически упаковка означает просто преобразование переменной в объект.
int J = 10;
object BoxedJ = (object)J;
Упаковка действует как любое другое преобразование типов, но надо знать, что содержимое переменной скопируется в кучу и будет создана ссылка (так как объект BoxedJ является ссылочным типом).
Обычная причина для использования упаковки значения состоит в передаче его в метод, который ожидает в качестве параметра ссылочный тип. Можно также распаковать упакованное значение, преобразуя его просто назад в первоначальный тип данных.
int J = 10;
object BoxedJ = (object)J;
int K = (int)BoxedJ;
Отметим, что процесс распаковки будет инициировать исключение, если попытаться преобразовать значение к неправильному типу данных.
Управление памятью
В C++ переменные (включая экземпляры классов или структур) могут храниться в стеке или в куче. Обычно переменная хранится в куче, если она или некоторый содержащий ее класс был распределен с помощью оператора new, или в противном случае помещается в стек. Это означает, что возможность выделить динамически память для переменной с помощью оператора new позволяет выбирать, будет ли переменная храниться в стеке либо в куче. (Хотя очевидно в связи со способом работы стека, что хранящиеся в стеке данные будут существовать до тех пор, пока соответствующая переменная находится в области действия.)
C# работает совершенно по-другому. Чтобы понять как именно, рассмотрим два обычных сценария в C++. Возьмем следующее объявление двух переменных в C++:
int j = 30;
CMyClass *pMine = new CMyClass;
Здесь содержимое j хранится в стеке. Это в точности та ситуация, которая существует с типами данных значений C#. Экземпляр MyClass хранится, однако, в куче, а указатель на него находится в стеке, что по сути повторяет ситуацию со ссылочными типами в C#, за исключением того, что в C# синтаксис скрывает указатель под личиной ссылки. Эквивалент в C# будет следующим:
int J = 30;
MyClass Mine = new MyClass();
Этот код имеет в большой степени тот же результат, в соответствующих терминах как и приведенный выше код C++: различие состоит в том, что MyClass синтаксически используется как ссылка, а не как указатель.
Однако C++ и C# разнятся еще и тем, что C# не позволяет выбирать, как выделить память для определенного экземпляра. Например, в C++ можно сделать следующее действие:
int* рj = new int(30);
CMyClass Mine;
Это приведет к тому, что int будет находиться в куче, а экземпляр CMyClass — в стеке. Этого нельзя сделать в C#, так как C# считает, что int является типом значения, в то время как любой класс всегда будет ссылочным типом.
Другое различие состоит в том, что в C# не существует эквивалента оператора C++ delete. Вместо этого в C# сборщик мусора платформы .NET периодически вызывается и сканирует ссылки в коде, чтобы идентифицировать, какие области кучи в настоящее время используются программой. Затем он автоматически может удалить все объекты, которые больше не используются. Эта техника эффективно помогает избавиться от необходимости самостоятельно освобождать память в куче.
В C# следующие типы данных всегда являются типами значений:
□ Все простые предопределенные типы (за исключением object и string)
□ Все структуры
□ Все перечисления
Следующие типы данных всегда являются ссылочными типами:
□ object
□ string
□ Все классы
Оператор new
Оператор new имеет совершенно другое значение в C#, чем в C++. В C++ new указывает на запрос памяти из кучи. В C# new означает просто, что вызывается конструктор переменной. Однако действие аналогично в той степени, что если переменная имеет ссылочный тип то вызов ее конструктора будет неявно означать, что память выделяется в куче. Например, предположим, что имеется класс MyClass и структура MyStruct. В соответствии с правилами C# экземпляры MyClass всегда будут храниться в куче, а экземпляры MyStruct в стеке.
MyClass Mine; // Просто объявляем ссылку. Аналогично объявлению
// неинициализированного указателя в C++
Mine = new MyClass(); // создает экземпляр MyClass. Вызывает
// конструктор без параметров, в процессе этого
// выделяет память в куче
MyStruct Struct; // создает экземпляр MyStruct, но не вызывает
// никакого конструкторе. Поля в MyStruct
// будут неинициализированы
Struct = new MyStruct(); // вызывает конструктор, поэтому
// инициализирует поля, но не выделяет
// никакой памяти, так как Struct уже
// существует в стеке
Можно использовать new для того, чтобы вызвать конструктор для предопределенных типов данных:
int X = new int();
Это имеет такой же результат, как:
int X = 0;
Отметим, что это то же самое, что и
int X;
Последняя инструкция оставит X неинициализированной (если переменная X является локальной переменной метода).
Методы
Методы в C# определяются таким же образом, как функции в C++, с учетом факта, что методы C# всегда должны быть членами класса, и определение и объявление в C# всегда объединены:
class MyClass {
public int MyMethod() {
// реализация
Есть одно ограничение, состоящее в том, что методы-члены не могут объявляться как const в C#. Свойство C++ явно объявлять методы как const (другими словами, не изменяющими содержащий их экземпляр класса) выглядело первоначально как хорошее средство проверки на наличие ошибок во время компиляции, но оказалось вызывающим проблемы на практике. Это было связано с тем, что методы, чтобы сохранять открытое состояние класса, изменяют значения закрытых переменных членов, например, переменных, которые задаются при первом обращении. В коде C++ вполне можно встретить оператор const_cast, используемый для того, чтобы обойти метод, объявленный как const. В связи с этими проблемами компания Microsoft решила не использовать константные методы в C#.
