C#中值类型和引用类型的区别

一、值类型和引用类型的区别

.NET的类型可以分为两类：值类型和引用类型。这两种类型各有特点，即使它们都继承自System.Object，并且有装箱和拆箱等操作确保两种类型可以方便地交互，但是理解值类型和引用类型将有助于程序员编写出高效的代码，相反的，在不理解值类型和引用类型的情况下，程序员很容易编写出可以正确执行但性能较差的代码。

所有.NET的类型都可以分为两类：值类型和引用类型。最简单也最明确的一个区分标准是：所有的值类型都继承自System.ValueType(System.ValueType继承自System.Object)，也就是说，所有继承自System.ValueType的类型都是值类型，而其他类型都是引用类型。常用的值类型包括结构、枚举、整数型、浮点型、布尔型等，而在C#中所有以class关键字定义的类型都是引用类型。

1、赋值时的区别

引用类型和值类型最显著的一个区别在于变量的赋值问题。值类型的变量将直接获得一个真实的数据副本，而对引用类型的赋值仅仅是把对象的引用赋给变量，这样就可能导致多个变量引用到一个实际对象实例上。

来看下面一个简单的示例：首先为了测试建立一个简单的引用类型和一个简单的值类型。然后在Main方法中，测试对值类型和引用类型对象进行赋值的不同结果，代码如下：

using System;

namespace ConsoleApp1
{
    /// <summary>
    /// 一个简单的引用类型
    /// </summary>
    public class Ref
    {
        public int iValue { get; set; }

        public Ref(int i)
        {
            iValue = i;
        }

        public override string ToString()
        {
            return $"iValue的值为：{iValue.ToString()}";
        }
    }

    /// <summary>
    /// 一个简单的值类型
    /// </summary>
    public struct Val
    {
        public int Value { get; set; }

        public Val(int i)
        {
            Value = i;
        }

        public override string ToString()
        {
            return $"Value的值为：{Value.ToString()}";
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 测试引用类型的赋值
            Ref ref1 = new Ref(1);
            Ref ref2 = ref1;
            // 赋值
            ref2.iValue = 2;

            // 测试值类型的赋值
            Val val1 = new Val(1);
            Val val2 = val1;
            val2.Value = 2;
            //输出
            Console.WriteLine($"ref1：{ref1}");
            Console.WriteLine($"ref2：{ref2}");
            Console.WriteLine($"val1：{val1}");
            Console.WriteLine($"val2：{val2}");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

简单分析上面的代码，程序定义了一个引用类型Ref和一个值类型Val，两者的内容几乎完全相同。在Main方法中，分别测试了引用类型和值类型的赋值。当代码把一个引用类型变量赋值给另一个引用变量：Ref ref2 = ref1时，实际上是把ref1的对象引用赋给了ref2，这样，两个引用变量实际指向了同一个对象。如图所示：

而值类型的赋值则不同，val1和val2都保留了属于自己的数据副本，所以当val2改变时，val1不受到影响。如图所示：

上面代码的输出结果：

2、内存分配的区别

除了赋值的区别，引用类型和值类型在内存的分配位置上也有区别。引用类型的对象将会在堆上分配内存，而值类型的对象则会在堆栈上分配内存。堆栈的空间相对有限，但运行效率却比高的多。

3、来自继承结构的区别

最后，由于所有的值类型都有一个共同的基类：System.ValueType，所以值类型拥有一些引用类型不具有的共同性质，较重要的一点是值类型的比较方法：Equals方法的实现有了改变。所有的值类型都实现了内容的比较，而引用类型在没有重写Equals方法的情况下，仍然采用引用比较。还是以上面的代码为了，看下面的代码：

using System;

namespace ConsoleApp1
{
    /// <summary>
    /// 一个简单的引用类型
    /// </summary>
    public class Ref
    {
        public int iValue { get; set; }

        public Ref(int i)
        {
            iValue = i;
        }

        public override string ToString()
        {
            return $"iValue的值为：{iValue.ToString()}";
        }
    }

    /// <summary>
    /// 一个简单的值类型
    /// </summary>
    public struct Val
    {
        public int Value { get; set; }

        public Val(int i)
        {
            Value = i;
        }

        public override string ToString()
        {
            return $"Value的值为：{Value.ToString()}";
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //// 测试引用类型的赋值
            //Ref ref1 = new Ref(1);
            //Ref ref2 = ref1;
            //// 赋值
            //ref2.iValue = 2;

            //// 测试值类型的赋值
            //Val val1 = new Val(1);
            //Val val2 = val1;
            //val2.Value = 2;

            //输出
            //Console.WriteLine($"ref1：{ref1}");
            //Console.WriteLine($"ref2：{ref2}");
            //Console.WriteLine($"val1：{val1}");
            //Console.WriteLine($"val2：{val2}");

            // 测试引用类型的赋值
            Ref ref1 = new Ref(1);
            Ref ref2 = new Ref(1);

            // 测试值类型的赋值
            Val val1 = new Val(1);
            Val val2 = new Val(1);

            Console.WriteLine(ref1.Equals(ref2));
            Console.WriteLine(val1.Equals(val2));
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

程序输出结果：

在Main方法中，分别定义了一对内容完全相同的值类型对象和引用类型对象，调用Equals方法来比较，发现值类型对象比较返回true，而引用类型对象比较返回false。

二、总结

所有继承自System.ValueType的类型都是值类型，而其他类型都是引用类型。值类型的赋值会产生一个新的数据副本，所以每个值类型都拥有一个数据副本。而引用类型的赋值则是赋值引用。值类型的对象分配在堆栈上，而引用类型的对象分配在堆上。当比较两个值类型时，进行的是内容比较。而比较两个引用类型时，进行的是引用比较。

上面列举的仅仅是值类型和引用类型的一些主要区别，通过这些本质区别，可以产生更多的细节区别，有兴趣的话可以自行研究。