OOP部分面试题的前世今生-526互联

一、从变量声明开始

在.NET程序中定义一个变量时，会在RAM（随机存取存储器）中为其分配一些内存块。该内存块有3样东西：名称，数据类型、值。

变量究竟会被分配到那种类型的内存，取决于变量的数据类型。在.NET中有两种可分配的内存：堆和栈。

为了便于理解，用以下代码来说明：

public void Method1()
{
    int i=4;// 第一行 
    Class1 cls1 = new Class1();//第二行
}

第一行：改行代码执行后，编译器会在栈上分配一小块内存。栈会跟踪应用程序中是否有运行内存的需要。
第二行：穿件一个对象cls1.被执行后，.NET会在栈中创建一个指针，但实际对象会被储存到堆的内存区域中。堆不会监测运行内存，它只是能够被随时访问到一堆对象而已。不同于栈，堆用于动态内存分配。
注意：对象的引用指针是分配在栈上的。
例如：声明语句 Class1 cls1; 其实并没有为Class1的实例分配内存，它只是在栈上为变量cls1创建了一个引用指针（并且将其默认置为null）。只有当其遇到new关键字时，它才会在堆上为对象分配内存。
当执行完毕方法Method1()，所有在栈上为变量所分配的内存空间都会被清除。
注意：执行完方法体时，并不会释放堆中的内存块，堆中的内存块是由GC回收清理。

二、栈与堆的区别

不同点：

1、栈由系统自己分配，速度快；存储地址连续且有容量限制，会出现溢出。

2、堆按需申请，手动分配，需要用户手动回收，速度比栈慢；平存储地址通常为链式，内存较大不会溢出。

说明：

栈：栈是程序运行时自动拥有的一小块内存，用于局部变量的存放或者函数调用栈的保存。

①在 C 中如果声明一个局部变量（例如 int a），它存放的地方就在栈中，而当这个局部变量离开其作用域之后，所占用的内存则会被自动释放，因此在 C 中局部变量也叫自动变量
②栈的另一个作用则是保存函数调用栈，这时和数据结构的栈就有关系了。
在函数调用过程中，常常会多层甚至递归调用。每一个函数调用都有各自的局部变量值和返回值，每一次函数调用其实是先将当前函数的状态压栈，然后在栈顶开辟新空间用于保存新的函数状态，接下来才是函数执行。当函数执行完毕之后，栈先进后出的特性使得后调用的函数先返回，这样可以保证返回值的有序传递，也保证函数现场可以按顺序恢复。
操作系统的栈在内存中高地址向低地址增长，也即低地址为栈顶，高地址为栈底。这就导致了栈的空间有限制，一旦局部变量申请过多（例如开个超大数组），或者函数调用太深（例如递归太多次），那么就会导致栈溢出（Stack Overflow），操作系统这时候就会直接把你的程序杀掉。

堆：对于面向对象程序来说，new出来的任何对象，无论是对象内部的成员变量，局部变量，类变量，他们指向的对象都存储在堆内存中（但指针本身存在栈中）。
比如 C 中的 malloc 函数和 C++ 中的 new 操作。在程序结束之前，操作系统不会删除已经申请的内存，而是要靠程序主动提出释放的请求（free、delete），如果使用后忘记释放，就会造成所谓的内存泄漏问题。

三、值类型和引用类型

值类型将数据和内存都保存在同一位置，而引用类型则会有一个指向实际内存区域的指针。

【值类型】：当我们将一个int类型的值赋值到另一个int类型的值时，它实际上是创建了一个完全不同的副本。换句话说，如果你改变了其中某一个的值，另一个不会发生改变。C#的所有值类型均隐式派生自System.ValueType。

值类型：结构体（数值类型、bool型、用户定义的struct），enum，可空类型等。

【引用类型】：当我们创建一个对象并且将此对象赋值给另外一个对象时，他们彼此都指向了内存中同一块区域。因此，当我们将obj赋值给obj1时，他们都指向了堆中的同一块区域。换句话说，如果此时我们改变了其中任何一个，另一个都会受到影响。

引用类型：数组，class、interface、delegate，object，string。

四、Struct和Class的区别

struct 是值类型，class 是引用类型；
struct 不能被继承，class 可以被继承；
struct 默认的访问权限是public,而class 默认的访问权限是private ；
struct总是有默认的构造函数，即使是重载默认构造函数仍然会保留。这是因为struct的构造函数是由编译器自动生成的，但是如果重载构造函数，必需对struct中的变量全部初始化。并且struct的用途是那些描述轻量级的对象，例如Line,Point等，并且效率比较高。class在没有重载构造函数时有默认的无参数构造函数，但是一被重载，默认构造函数将被覆盖；
struct的new和class的new是不同的。struct的new就是执行一下构造函数创建一个新实例再对所有的字段进行Copy。而class则是在堆上分配一块内存然后再执行构造函数，struct的内存并不是在new的时候分配的，而是在定义的时候分配。

小结：如果类型的职责主要是存储数据，值类型比较合适，否则使用引用类型会导致内存分配花费更多时间，导致更多内存碎片。

五、如果不停Update实例化一个类和结构体会发生什么

类：引用类型，会不断申请堆内存，导致内存碎片不断增多，频繁触发GC，造成掉帧，发热等问题。

结构体：值类型，程序离开Update方法，栈上变量分配空间都会被清除。

六、如何确定数据分配在栈还是堆上？值类型一定分配在栈上？

如果声明在函数的局部变量，就分配到栈中；
如果声明在一个类中，就分配在堆内存中；
非空引用类型对象和所有装箱值类型对象总是分配在堆内存上；

七、装箱与拆箱

当数据从值类型转换为引用类型的过程被称为“装箱”，而从引用类型转换为值类型的过程则被成为“拆箱”。

八、装箱和拆箱的性能问题

装箱和拆箱会导致性能下降，应该避免。

装箱和拆箱注意点：

如果结构体实现了某个接口，那么结构体转换为接口就会装箱；
对值类型实例调用GetType()会发生装箱；
对结构体调用ToString()、GetHashCode():在Mono中，直接调用不会发生装箱，但是在IL2CPP中却会有装箱。

九、如何估算对象和结构体大小

结构体在内存中所占大小，其实就是字段所占大小，成员按照定义时的顺序依次存储在连续的内存空间。
结构体的大小不是所有成员大小简单的相加，需要考虑到系统在存储结构体变量时的地址对齐问题。
这个点在面试中偶尔会被问到。比如byte是按1字节对齐的，int是按4字节对齐的。

struct S{
    byte b1; //这个结构体大小是1
} 
struct S{
    byte b1; 
    int i1;// 如果在上面基础上加个int字段，那么这个结构体大小就是8，因为int是4字节对齐的
} 
struct S{
    byte b1; 
    int i1;  
    byte b2;// 再加个byte，那么这个结构体大小是12，按元素最大的对齐规则对齐
} 
struct S{
    byte b1; 
    byte b2; // 但是如果调整顺序，这个结构体大小是8，因为按4对齐，前4个自己可以存下2个byte
    int i1; 
}

所以在实际编码中，我们在定义结构体字段的时候要注意这个内存对齐规则，通过调整字段顺序，优化对象和结构体大小，减少堆内存占用

常用数据类型在32位编译器架构下内存占用对应字节数（可用如sizeof（char),sizeof(char*)等得出）

sizeof(byte)1
sizeof(short)2
sizeof(ushort)2
sizeof(int)4
sizeof(uint)4
sizeof(long)8
sizeof(ulong)8
sizeof(char)2
sizeof(float)4
sizeof(double)8
sizeof(decimal)16
sizeof(bool)1