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c#对象的内存结构（学习笔记）

news 来源：原创 2024/5/11 1:07:37

C#里用指针

指针其实就是地址

定义一个 int*类型指针变量pointNum。

c#是安全性语言，不允许有指针，所以只能将指针放置在不安全的上下文中

解决办法：右击项目，选择“属性”，在属性对话框里，选择“生成”选项卡。将允许不安全代码单选框勾选上

使用地址的代码

 class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int num = 10;
            unsafe { 
            int  * pointNum;//声明一个用来存储int类型数据的地址变量
            pointNum = &num;//用&取址地址运算符得到num的变量的地址
                //可以使用pointNum表示num的地址进行访问
                //所以 *运算符号表示取值运算符，*（地址数）就是地址数表示的位置的数据 （该说法是类比，不严格）
               //  *pointNum=110;
            }
        }
    }

构造方法的执行过程（对象的创建过程）

1.给对象分配内存时，将字段分配在堆空间里，方法（属性，索引，事件）都存在线性栈中，每个对象在堆空间内存里首尾各4个字节（基于32进制的），分别是描述对象类型的内存（类似元数据，但是不是元数据），和同步索引块。它们用来

2.计算机扫描内存时是有一个对齐的概念，32位的计算机扫描单位为4个字节，64位的计算机扫描的单位是4个字节。所以计算机在分配内存时，遵守内存对齐的规范。便于计算机查询地址。比如字段有char类型 long类型 int类型，先给long类型的字段分配内存，然后再是int类型字段的内存，最后才是char类型

对象的内存大小满足公式（此为蒋坤老师经过大量数据的统计而得到的公式）

所有字段所占内存的总和+首尾各4个字节+常数=最小的4的倍数

其中，常数只是为了满足最小的4的倍数，而分配的。

class MyClass1
    {
         public int num = 3;
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyClass1 c1 = new MyClass1();
            MyClass1 c2 = new MyClass1();
            MyClass1 c3= new MyClass1();
            MyClass1 c4 = new MyClass1();
        }
    }

通过调试，我们发现每个对象的内存地址相差12个字节，我们可以看是否匹配内存公式：

num字段占4个字节+首尾各各四个字节（8个字节）+常数=0

所以常数应该为0个字节，这里不需要常数。

所以我们可以根据公式算出c1的num字段的内存地址为：0x01b5128

通过查看内存地址我们验证我们的公式是否正确(需要注意的是，我们再次调试的时候，对象的地址已经改变，所以根据新改变的地址，即新的c1的地址+4=c1的num地址)

调试后发现，我们公式推出的C1的num字段地址是正确的。

另一中验证方法，取地址运算，即扫描地址区间的个数

 class MyClass1
    {
         public int num = 3;
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyClass1 c1 = new MyClass1();
            MyClass1 c2 = new MyClass1();
            MyClass1 c3= new MyClass1();
            MyClass1 c4 = new MyClass1();

            unsafe
            {
                fixed (int* pointNum = &c1.num)
                {
                    //将这个变量固定起来，以使它不被垃圾回收,这样它的地址就固定下来。
                    Console.WriteLine(*(pointNum + 3));//将c1.num地址移动三个
                    // 中间越过一个c1对象的尾部地址（4个字节）c2的首部地址（4个字节）
                    // 就到了c2.Num的内存区，所以显示结果为3
                }
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }

对象内存结构图解

对象字段内存分布的排布

class MyClass12
    {
        public long l = 20;
        public byte b = 0;
        public char c = 'a';
        public int num = 3;
   
    }

按照我们一般的思维，各字段内存的排布为：

此图的排布是错误的。我们先按公式计算首字节4个+long类型字段8个字节+byte类型1个字节+char类型2个字节+int类型4个字节+尾部字节4个=23，所以需要加一个1个字节常量总共凑足最小4的倍数24。所以该类的每个对象占24个字节

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyClass2 c1 = new MyClass2();
            MyClass2 c2 = new MyClass2();
            MyClass2 c3 = new MyClass2();
            MyClass2 c4 = new MyClass2();
        }
    }