C#中的引用类型在堆栈（内存）中是怎么工作的？
在 C 中，我们谈论的“引用类型”在内存中的工作方式，尤其是它们如何与堆栈（Stack）以及堆（Heap）打交道，确实是一个容易混淆的概念。很多人会直接说“引用类型在堆上”，这只说对了一半，也忽略了它们与堆栈的互动。
让我们深入梳理一下这个过程。
首先，要理解 C 中的内存模型，需要区分两个主要区域：堆栈（Stack） 和 堆（Heap）。
堆栈（Stack）：
这是一个自动管理的内存区域，用于存储局部变量、方法参数和方法调用信息。
它的结构是后进先出（LIFO）的。当一个方法被调用时，会创建一个栈帧（Stack Frame）。这个栈帧包含了该方法的所有局部变量、参数，以及返回地址等信息。
栈帧是固定大小的，或者说在创建时其大小是确定的。因此，堆栈内存分配和释放非常快速，因为只需要简单地移动堆栈指针即可。
当方法执行完毕，其对应的栈帧就会被销毁，其占用的内存会自动释放。
堆栈存储的是值（对于值类型）或引用（指针）（对于引用类型）。
堆（Heap）：
这是一个动态分配的内存区域，用于存储引用类型的实际对象。
它的内存分配和管理是自动的（由垃圾回收器 GC 管理）。
与堆栈相比，堆的内存分配和释放相对较慢，因为需要查找可用的内存块，并在对象不再被引用时进行垃圾回收。
堆上存储的是对象实例本身，以及对象的数据成员。
现在，我们来看引用类型是如何工作的：
当你在 C 中声明一个引用类型变量时，例如：
```csharp
MyClass myObject = new MyClass();
```
这里有几个关键点：
1. `MyClass myObject` (声明)：
这句代码发生在堆栈（Stack）上。`myObject` 是一个变量，它被声明在一个方法内部（或者作为类的字段，但类本身如果是引用类型，其字段也会存储在堆上）。
根据 C 的内存模型，这个变量 `myObject` 本身（一个存储着内存地址的“容器”）是被分配在堆栈上的。
这个变量 `myObject` 的作用域（Scope）也是受堆栈管理的，它会在当前方法执行完毕后随着栈帧的销毁而被清理。
2. `new MyClass()` (实例化)：
`new MyClass()` 这个表达式执行的操作是：
在堆（Heap）上分配一块内存，用于存储 `MyClass` 类的实际对象实例。这个对象实例包含了 `MyClass` 定义的所有字段（成员变量）及其当前的值。
调用 `MyClass` 的构造函数来初始化这个新创建的对象。
关键在于，`new` 运算符返回的是这个在堆上创建的对象的引用（也就是一个指向堆上对象内存地址的指针）。
3. `myObject = ...` (赋值)：
`myObject` 这个变量（存在于堆栈上）被赋予了 `new MyClass()` 返回的那个引用。
所以，`myObject` 变量（在堆栈上）现在“指向”了在堆上实际存在的 `MyClass` 对象。
举个更形象的比喻：
想象一个图书馆（堆），里面有很多书（对象实例）。
堆栈就像你手中的书签，或者一个记事本。
当你声明一个引用类型变量（比如 `MyClass myObject`），你就像是在你的记事本上写下了一个条目：“`myObject`”。这个条目本身（记事本上的文字）是在你手里（堆栈）。
当你执行 `new MyClass()` 时，你是在图书馆（堆）里找了一个位置，放了一本新书（`MyClass` 的对象实例），并且你得到了这本书在图书馆里的位置编号（内存地址）。
然后，你把这个位置编号（引用）写在你记事本的 `myObject` 条目旁边。
所以，`myObject` 这个变量（内容是地址）存在于堆栈，而它所指向的实际对象（书）存在于堆。
当我们将引用类型变量赋值给另一个变量时：
```csharp
MyClass anotherObject = myObject;
```
`anotherObject` 这个变量（同样在堆栈上）被创建。
`myObject` 中的引用（那个堆上的地址）被复制给了 `anotherObject`。
现在，`myObject` 和 `anotherObject` 这两个在堆栈上的变量，都指向了堆上的同一个对象。
修改通过引用访问的对象：
```csharp
myObject.SomeProperty = 10;
```
C 查找 `myObject` 这个变量（在堆栈上）。
获取 `myObject` 变量中存储的引用（堆上对象的地址）。
使用这个引用，在堆上找到对应的 `MyClass` 对象。
在那个堆上的对象上，找到 `SomeProperty` 字段，并将其值修改为 10。
因为 `myObject` 和 `anotherObject` 指向的是同一个对象，所以如果你随后访问 `anotherObject.SomeProperty`，你也会看到 10。
什么时候堆上的对象会被回收（垃圾回收）？
当一个对象在堆上占用的内存，没有任何仍然存在于堆栈（或其他活动对象）中的引用指向它时，垃圾回收器（GC）就会在某个时候将它标记为“可回收”，并在合适的时机（GC 周期）将其占用的内存释放。
总结一下，引用类型在内存中的工作流程是：
1. 引用类型的变量本身（存储内存地址的容器）是分配在堆栈上的。
2. 引用类型的实际对象实例（包含数据成员）是分配在堆上的。
3. 堆栈上的变量存储着指向堆上对象的引用（内存地址）。
4. 通过引用变量访问对象成员时，实际操作的是堆上的对象。
5. 当堆上的对象不再有任何堆栈（或其他活动区域）中的引用指向时，它就可以被垃圾回收。
理解这一点对于理解 C 中的对象生命周期、性能以及潜在的内存问题（如内存泄漏）至关重要。你看到的“引用类型在堆上”的说法，实际上是指“引用类型指向的对象在堆上”，而不是说变量本身完全脱离了堆栈的管理。
让我们深入梳理一下这个过程。
首先，要理解 C 中的内存模型，需要区分两个主要区域：堆栈（Stack） 和 堆（Heap）。
堆栈（Stack）：
这是一个自动管理的内存区域，用于存储局部变量、方法参数和方法调用信息。
它的结构是后进先出（LIFO）的。当一个方法被调用时，会创建一个栈帧（Stack Frame）。这个栈帧包含了该方法的所有局部变量、参数，以及返回地址等信息。
栈帧是固定大小的，或者说在创建时其大小是确定的。因此，堆栈内存分配和释放非常快速，因为只需要简单地移动堆栈指针即可。
当方法执行完毕，其对应的栈帧就会被销毁，其占用的内存会自动释放。
堆栈存储的是值（对于值类型）或引用（指针）（对于引用类型）。
堆（Heap）：
这是一个动态分配的内存区域，用于存储引用类型的实际对象。
它的内存分配和管理是自动的（由垃圾回收器 GC 管理）。
与堆栈相比，堆的内存分配和释放相对较慢，因为需要查找可用的内存块，并在对象不再被引用时进行垃圾回收。
堆上存储的是对象实例本身，以及对象的数据成员。
现在，我们来看引用类型是如何工作的：
当你在 C 中声明一个引用类型变量时，例如：
```csharp
MyClass myObject = new MyClass();
```
这里有几个关键点：
1. `MyClass myObject` (声明)：
这句代码发生在堆栈（Stack）上。`myObject` 是一个变量，它被声明在一个方法内部（或者作为类的字段，但类本身如果是引用类型，其字段也会存储在堆上）。
根据 C 的内存模型，这个变量 `myObject` 本身（一个存储着内存地址的“容器”）是被分配在堆栈上的。
这个变量 `myObject` 的作用域（Scope）也是受堆栈管理的，它会在当前方法执行完毕后随着栈帧的销毁而被清理。
2. `new MyClass()` (实例化)：
`new MyClass()` 这个表达式执行的操作是：
在堆（Heap）上分配一块内存，用于存储 `MyClass` 类的实际对象实例。这个对象实例包含了 `MyClass` 定义的所有字段（成员变量）及其当前的值。
调用 `MyClass` 的构造函数来初始化这个新创建的对象。
关键在于，`new` 运算符返回的是这个在堆上创建的对象的引用（也就是一个指向堆上对象内存地址的指针）。
3. `myObject = ...` (赋值)：
`myObject` 这个变量（存在于堆栈上）被赋予了 `new MyClass()` 返回的那个引用。
所以，`myObject` 变量（在堆栈上）现在“指向”了在堆上实际存在的 `MyClass` 对象。
举个更形象的比喻：
想象一个图书馆（堆），里面有很多书（对象实例）。
堆栈就像你手中的书签，或者一个记事本。
当你声明一个引用类型变量（比如 `MyClass myObject`），你就像是在你的记事本上写下了一个条目：“`myObject`”。这个条目本身（记事本上的文字）是在你手里（堆栈）。
当你执行 `new MyClass()` 时，你是在图书馆（堆）里找了一个位置，放了一本新书（`MyClass` 的对象实例），并且你得到了这本书在图书馆里的位置编号（内存地址）。
然后，你把这个位置编号（引用）写在你记事本的 `myObject` 条目旁边。
所以，`myObject` 这个变量（内容是地址）存在于堆栈，而它所指向的实际对象（书）存在于堆。
当我们将引用类型变量赋值给另一个变量时：
```csharp
MyClass anotherObject = myObject;
```
`anotherObject` 这个变量（同样在堆栈上）被创建。
`myObject` 中的引用（那个堆上的地址）被复制给了 `anotherObject`。
现在，`myObject` 和 `anotherObject` 这两个在堆栈上的变量，都指向了堆上的同一个对象。
修改通过引用访问的对象：
```csharp
myObject.SomeProperty = 10;
```
C 查找 `myObject` 这个变量（在堆栈上）。
获取 `myObject` 变量中存储的引用（堆上对象的地址）。
使用这个引用，在堆上找到对应的 `MyClass` 对象。
在那个堆上的对象上，找到 `SomeProperty` 字段，并将其值修改为 10。
因为 `myObject` 和 `anotherObject` 指向的是同一个对象，所以如果你随后访问 `anotherObject.SomeProperty`，你也会看到 10。
什么时候堆上的对象会被回收（垃圾回收）？
当一个对象在堆上占用的内存，没有任何仍然存在于堆栈（或其他活动对象）中的引用指向它时，垃圾回收器（GC）就会在某个时候将它标记为“可回收”，并在合适的时机（GC 周期）将其占用的内存释放。
总结一下，引用类型在内存中的工作流程是：
1. 引用类型的变量本身（存储内存地址的容器）是分配在堆栈上的。
2. 引用类型的实际对象实例（包含数据成员）是分配在堆上的。
3. 堆栈上的变量存储着指向堆上对象的引用（内存地址）。
4. 通过引用变量访问对象成员时，实际操作的是堆上的对象。
5. 当堆上的对象不再有任何堆栈（或其他活动区域）中的引用指向时，它就可以被垃圾回收。
理解这一点对于理解 C 中的对象生命周期、性能以及潜在的内存问题（如内存泄漏）至关重要。你看到的“引用类型在堆上”的说法，实际上是指“引用类型指向的对象在堆上”，而不是说变量本身完全脱离了堆栈的管理。
网友意见
这是个字面量的问题，和引用类型几乎没什么关系。
的确就是编译器的行为，考虑一下编译器怎么处理字面量？
如果是简单的值类型，譬如说1、5、2000之类，那就直接编译成对应的代码就完了，也就是说字面量直接插在对应出现的地方。
但是对于引用类型，我们需要放一个引用在那里，因为最底层只能是加载引用到堆栈。那么我们需要先创建一个对象实例出来，然后才能得到引用。然后很自然的我们就会想到，字符串这种不可变的对象，完全没有必要对每一个字面量都创建一个新的实例，如果两个字面量是一模一样的字符串，那么我当然可以直接用同一个字符串实例就好了……
所以编译器在编译的时候，发现两个一样的字面量字符串，就会使用同一个实例……
本质上就是这么个事情。
其实这个牵涉到一个编译器行为的问题，因为字符串从字面量初始化是编译器内建支持并且有用CLI规定专用IL指令来实现的。所以要看最后的结果，最好是根据生成的IL指令来判断。
另外提一个点：其实字符串的intern是几乎要手动通过String.Intern操作的，实际上自动的所谓”Intern“只能存在这种编译器有优化进行字符串合并的情况下，生成了一些优化的代码，给了你一种会自动Intern的错觉。除开这个情况，String和其他引用类型的行为是没有什么差距的，直接去赋值会导致引用指向同一个对象。
例子：(Release)
第一个与第三个例子都被编译器成功识别，转换为同一个字面量的ldstr，而第二个就没那么幸运了，老老实实做了Concat最后再存储回去。第四个例子不用说，记住String不会自动Intern。
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