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境尤
7 years ago
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1 对象与对象的内存模型北京理工大学计算机学院金旭亮

2 对象的内存模型对象与类的静态成员装箱和拆箱主要内容提示 : 本讲以 C# 为主介绍, 但所讲内容同样适用于 Java 2

3 一对象的内存模型对象是如何活在内存中的? 我们如何访问内存中的这个对象? 代码中定义一个对象变量的含义是什么?

4 对象变量与对象对象变量用于引用一个真实的对象类引用 new 对象变量对象对象变量保存在线程堆栈中对象生存于托管堆中, 当不用时,CLR 会自动回收其内存 4

5 区分两种不同类型的内存区域类类型的变量属于引用类型 (Reference Type) 的变量 ; 其引用的对象占用的内存位于堆 (heap) 中 int 之类简单类型的变量属于值类型 (Value Type) 的变量 ( 还包括 struct 结构体 ), 值类型的变量占用的内存位于线程堆栈 (thread stack) 中提示 : Java 中没有值类型的变量这种说明, 但有 8 种原始数据类型 (Primitive Type) 的变量, 诸如 int,float 之类都归属其中除此之外,java 中所定义所有变量都属于引用类型 5

6 关于线程堆栈每个正在运行的程序都对应着一个进程 (Process), 在一个进程内部, 可以有一个或多个线程 (Thread ), 每个线程都拥有一块内存自留地, 称为线程堆栈线程堆栈用于保存自身线程运行中产生和使用的一些数据, 比如线程函数中定义的局部变量线程函数调用时传送的参数值等, 这部分内存区域的分配与回收不需要程序员干涉线程堆栈的大小是有限制的, 如果出现一些特殊情况 ( 比如无限递归 ), 会因为要保存的数据超出这个容量而出现堆栈溢出 (stack overflow) 6

7 托管堆操作系统为每个进程都会分配相应的内存资源, 其中, 可以动态分配与回收的这部分内存称为堆 (heap) 在.NET 这种托管环境下, 堆由 CLR 进行管理, 所以将其称为托管堆 (Managed Heap) 引用类型变量引用的对象所占用的内存是在托管堆中分配的 7

8 动手动脑假设 A 是一个类, 请看以下 C# 代码 : 问题 : A obj1 = new A(); A obj2 = obj1; 1. obj1 和 obj2 引用两个不同的对象吗? 2. 你能否通过写几句试验代码来证明你的想法是对的? 8

9 对象变量相互赋值的真实含义赋值之前 : 引用 A obj1 = new A(); A obj2 = obj1; 对象变量 obj1 A 对象对象变量 obj2 null( 空引用 ) 赋值之后 : 引用对象变量 obj1 A 对象对象变量 obj2 9

10 问 : 以下代码输出什么结果? 代码中的 MyClass 是一个类 : int i = 100; int j = 100; Console.WriteLine( i == j ); MyClass obj1 = new MyClass(); MyClass obj2 = new MyClass(); Console.WriteLine( obj1 == obj2 ); 10

11 有趣的 == 当 == 运算符施加于两个值类型变量时, 实际上是比对两个变量的值是否一样当 == 运算符施加于两个引用类型变量时, 实际上是比对这两个变量是否引用同一对象! 11

12 奇特的关键字 :this C#/Java 中的 this, 是一个殊殊的对象引用, 它代表对象自身位于同一类内部的成员彼此访问, 本质上是通过 this 这一特殊引用来完成的只不过这个关键字通常被省略了通过对象变量来访问对象的实例成员, 是面向对象编程中的一个基本原则 12

13 this 的应用 : 实例成员的相互访问类的实例方法可以直接访问同一个类的实例字段, 其中隐藏着一个 this 引用 ButtonCounterInSingleForm 示例 : 在本窗体内统计按钮的单击次数 13

14 在 C# 和 Java 中, 都可以使用 static 定义类的静态成员与实例成员相比, 类的静态成员具有完全不同的特性二对象与类的静态成员

15 问 : 在 C# 中如何定义全局变量与函数? 答 : 使用类的静态成员 C# 使用 Static 关键字来定义类的静态成员, 类的静态成员可以是字段, 也可以是方法实例 :.NET 基类库中提供的数学函数与常数 Math.Cos(Math.PI * angle / 180) 使用类名. 成员名来访问类的静态成员与类的静态成员对应, 没有 static 关键字的被称为类的实例成员 15

16 参看实例 ( StaticMember ) class StaticClass { public static int staticprop = 100; public static void staticfunc() { } } 定义 StaticClass.staticProp = 1000; Console.WriteLine( StaticClass.staticProp ); StaticClass.staticFunc(); 访问在 C#/Java 中, 属于同一个类的成员 ( 包括字段 / 属性 / 方法 ) 相互访问, 拥有以下的规则 : 1. 类的实例方法可以访问类的所有成员 ; 2. 类的静态方法只能访问或调用类的静态成员! 16

17 以下代码定义了一个类 : 动手动脑 class StaticMembers { public static int staticvar=0; public int dynamicvar=0; public void increasevalue() { staticvar++; dynamicvar++; } } 参考答案 : ObjectCounter 编写代码创建 100 个 StaticMembers 对象, 并对每个对象调用 increasevalue 方法, 之后, 输出 staticvar 和 dynamicvar 的值解释你所得到的输出结果 17

18 ObjectCounter 示例分析类的实例成员只能通过对象来访问每个对象都有一份自己独享的实例成员, 是个人财产类的静态成员归所有对象所共享, 是国有资产 18

19 三装箱与折箱

20 进一步了解.NET 值类型的变量 Java 中的数据类型分为原始数据类型和对象数据类型两大类, 但 C#( 也包括其他的一些.NET 编程语言 ) 则将原始数据类型扩充为值类型在.NET 中, 所有值类型都继承自一个特殊的类 ValueType, 而 ValueType 类又继承自 Object 类, 所有值类型的祖先是引用类型虽然值类型从 ValueType 类中继承而来, 但所有的值类型都不可以再派生出子类 20

21 值类型的特性 public struct MyPoint { public int x; public int y; } MyPoint p1,p2; p1.x = 100; p1.y = 200; p2 = p1; Console.WriteLine("({0},{1})", p2.x, p2.y); 值类型变量之间的赋值, 其含义是值类型变量所包容数据 ( 即值 ) 的直接复制以上述代码为例, 两个值类型 struct 变量 p1,p2 相互赋值, 将导致两者所包容的所有字段拥有一样的值 21

22 一个有趣的问题如果把值类型数值赋给引用类型变量, 像这样 int num = 123; object obj = num; 会发生什么呢? 22

23 一切皆对象! int num = 123; object obj = num; 装箱 (boxing) int num=123; num 123 将 num 装箱后得到的托管对象 object obj = num; obj int 123 线程堆栈托管堆 23

24 再倒过来, 对象赋值给值类型变量 int num = 123; object obj = num; int value = (int)obj; 拆箱 (unboxing) int num=123; num 123 将 num 装箱后得到的托管对象 object obj = num; int value = (int)obj; obj value 123 线程堆栈 int 123 托管堆 24

25 你掌握了吗? 以下代码的输出结果是什么? int value = 100; object obj1 = value; object obj2 = value; Console.Write(obj1 == obj2); CLR 中有一个 box 指令, 专用于实现装箱, 由此可知, 装箱功能由 CLR 所直接支持, 并非 C# 自身所拥有的语法特性 25

26 提示在实际开发中, 装箱与拆箱会带来较大的性能损失, 一定要尽量这种情况发生一个基本的编程规范就是 : 除非在需要用到多态特性的场景, 我们应该始终为变量定义明确的类型, 并且只把对应类型的数据赋给它 26

27 小结本讲在重温了对象的内存模型之后, 介绍了面向对象编程中必须掌握的三个知识点 : (1) 对象间的相互赋值的含义 (2) 类静态成员和实例成员的差别 (3) 面向对象中的装箱 / 拆箱现象下一讲, 我们将把注意力移到对象的创建与销毁这个上面, 介绍对象的生存期 27

无类继承.key

无类继承.key 无类继承 JavaScript 面向对象的根基周爱民 / aimingoo aiming@gmail.com https://aimingoo.github.io https://github.com/aimingoo rand = new Person("Rand McKinnon",... https://docs.oracle.com/cd/e19957-01/816-6408-10/object.htm#1193255