C#編程中的內(nèi)存管理過程中的問題分析

摘要：采用C#語言進行編程的時候，程序員不用對內(nèi)存管理過多的關心，對內(nèi)存產(chǎn)生的垃圾文件垃圾收集器會自動進行清理。當然， 對于一些高質量的代碼編寫，還是要對后臺處理有所了解，清楚C#編程內(nèi)存管理的一些原理及問題。本文主要是根據(jù)內(nèi)存管理的一些內(nèi)容進行分析，并對其管理過程中的一些問題進行處理。

關鍵詞：C#編程；內(nèi)存管理；堆棧；托管堆

中圖分類號：TP312.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 20-0000-02

對于C#編程而言，其主要是把數(shù)據(jù)分為兩個類型，引用數(shù)據(jù)類型和值數(shù)據(jù)類型，在內(nèi)存管理中，這兩類數(shù)據(jù)存儲的位置是不同的，引用數(shù)據(jù)類型主要存儲于內(nèi)存的托管堆中，而值數(shù)據(jù)類型主要存儲于堆棧中。

1 C#編程中內(nèi)存管理的主要內(nèi)容

一般而言，采用虛擬尋址系統(tǒng)將程序中可用地址通過映射存儲于內(nèi)存中的實際地址上。對于硬件內(nèi)存而言，其存儲的方式都是由零開始向上遞增存儲，所以，如果要對內(nèi)存中某一單元進行訪問時，必須要有表示該存儲單元的地址。在高級編程語言下，編譯器最主要是作用之一就是要把可以理解的變量名改變?yōu)樘幚砥骺梢岳斫獾呐c之相對應的內(nèi)存地址。

1.1 堆棧。這是內(nèi)存中的一個區(qū)域名稱，主要用于存儲值數(shù)據(jù)類型，在存儲對象中，值數(shù)據(jù)類型進行調(diào)用時，首先將調(diào)用的所有方法傳遞到參數(shù)副本，在選擇調(diào)用方法時，堆棧中存儲的所有參數(shù)其實均為副本，所以在將值類型A傳遞到函數(shù)的過程中，A值是不會發(fā)生改變的。這與引用類型是不同的，引用類型一般會發(fā)生改變，主要是由于堆棧中所存儲的是引用類型地址。

1.2 托管堆。由于堆棧的功能強大，且性能相當高，但是其不足之處是變量的生命周期要求應該為嵌套，所以在對部分數(shù)據(jù)進行存儲的時候過于苛刻。在此基礎上產(chǎn)生了一種新的內(nèi)存分配方式，即托管堆，該方法對部分數(shù)據(jù)的存儲，并且保證了方法退出以后，在相當長的一段時間內(nèi)，這些數(shù)據(jù)依然可以使用。該方法也簡稱為堆，是在內(nèi)存中的另外一個區(qū)域內(nèi)進行工作的。例如：

{

Customer customer1；

Customer1=new Customer（）

Customer customer2= new Customer（）；

}

首先，聲明一個Customer是customer1，然后在堆棧上對其進行存儲分配。這里只是對其進行分配存儲空間的引用，不是實際的對象，通過customer1占用的4字節(jié)空間對Customer對象在內(nèi)存中的地址進行表示。進而執(zhí)行第二行代碼并完成操作。根據(jù)此例可以看出，引用類型的變量要比值類型變量建設過程復雜很多，且其性能下降的現(xiàn)象也不可避免。但是，可以采用將一個引用變量的值賦予另一個引用變量，其中一個出了作用域時，另一個會自動刪除，而對象數(shù)據(jù)仍然存儲在內(nèi)存中，直到程序停止才會消失。如果將引用變量A傳遞給函數(shù)，也只是將變量A的引用進行了傳遞，換言之，也只是在堆棧上進行了內(nèi)存的分配，即變量B，A和B所指向的內(nèi)存地址是相同的，如果B改變，那么A也會隨之改變。

1.3 裝箱及拆箱。在將值數(shù)據(jù)類型與引用數(shù)據(jù)類型項目相互進行轉化的時候主要采用裝箱及拆箱的方法，裝箱的過程是將值數(shù)據(jù)類型轉換為引用數(shù)據(jù)類型，拆箱則相反，是將引用數(shù)據(jù)類型轉換為值數(shù)據(jù)類型。

1.4 垃圾收集。一般而言，NET運行庫在運行一段時間以后，會自動的將系統(tǒng)所產(chǎn)生的垃圾信息收集到垃圾收集器中，釋放托管的資源，這在多數(shù)情況下能很好的解決垃圾信息占用大量內(nèi)存的情況。然而對于一些特殊情況時，就需要垃圾回收器強制性的在代碼的某一處進行內(nèi)存的釋放，這個時候就要用到System.GC，即垃圾收集器。垃圾收集器最主要的用處是在代碼中存有大量的對象，在這些對象剛停止引用時使用。就堆棧和托管而言，首先堆棧填充的方向是向下，即從高內(nèi)存地址向低內(nèi)存地址存儲，其工作原理是先將內(nèi)存變量進行分配，然后再進行內(nèi)存釋放，采用的是先進后出的原則，自下而上的對變量進行釋放，這種工作原理主要是為了保證堆棧的運行規(guī)則與其變量的生命周期不會發(fā)生矛盾與沖突。但是由于其性能過高造成的變量不夠靈活的問題，人們都希望通過另外一種方法對內(nèi)存進行分配，保證數(shù)據(jù)的存儲及方法退出后數(shù)據(jù)在一定時間段內(nèi)依然可以使用，托管堆的引入很好的解決了這一問題，該堆主要是指在.NET中，垃圾收集器進行自動管理，這與堆棧是完全不同的，托管堆采用自下向上的分配原則，將自有空間全部置于已用空間的上部。

2 C#編程中內(nèi)存管理的主要問題

內(nèi)存分配是內(nèi)存管理的第一個步驟，如何對其進行正確的分配，直接關系到程序運行的正確與否，因此必須對內(nèi)存分配認真的對待。需要注意的是，在內(nèi)存進行動態(tài)的分配過程中，是最容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，所以在進行內(nèi)存管理的時候，要對內(nèi)存的動態(tài)分配過程更加的重視，本文主要對內(nèi)存管理過程中的問題從以下幾個方面進行研究分析：

（1）采用new或者malloc完成內(nèi)存的申請以后，要馬上檢查指針，查看其是否為NULL。要防止將指針值為NULL的內(nèi)存進行使用。假設指針p是函數(shù)的參數(shù)，此時采用函數(shù)入口處通過if或者assert作為防錯處理的措施。（2）對動態(tài)內(nèi)存以及數(shù)組進行賦初值。主要是為了防止把沒有經(jīng)過初始化的內(nèi)存作為右值使用，對于內(nèi)存的缺省初值的研究在目前來說還沒有一個統(tǒng)一的標準進行規(guī)范，所以在數(shù)組的創(chuàng)建過程中，不管采用什么樣的方法都要重視賦初值，這樣就避免了指針自動指向NULL，防止“野指針”現(xiàn)象的出現(xiàn)。（3）避免指針或者數(shù)組的下標越界。在具體的操作過程中，要小心發(fā)生“少1”或者“多1”等操作。在對數(shù)組進行使用的時候，常常會出現(xiàn)下標“少1”或者“多1”的操作現(xiàn)象。尤其在for循環(huán)語句中，由于循環(huán)的次數(shù)較多，因此很容易就會給搞錯，最終造成整個數(shù)組在操作的過程中發(fā)生越界的現(xiàn)象。所以，在具體的操作過程中，要求程序員在編寫程序的時候要認真，編寫完成以后要仔細的進行檢查。（4）動態(tài)內(nèi)存的申請與釋放。為防止內(nèi)存泄露現(xiàn)象的發(fā)生，要求動態(tài)內(nèi)存的申請和釋放必須是配對的，一旦忘記了內(nèi)存的釋放，內(nèi)存就會出現(xiàn)泄露現(xiàn)象。如果函數(shù)中存在此錯誤，那么該函數(shù)在被調(diào)用的過程中，就會丟失一塊內(nèi)存，且每次都是一樣。在最初，系統(tǒng)內(nèi)存較為充足，此時很難發(fā)現(xiàn)錯誤，但經(jīng)過一段時間的使用以后，會出現(xiàn)程序突然死掉的情況，這時系統(tǒng)提示內(nèi)存已耗盡，這就是為什么在大多數(shù)的初學者中出現(xiàn)的機器速度越來越慢，進而出現(xiàn)頻頻死機的一個原因。所以要對動態(tài)內(nèi)存的申請和釋放配對進行，在程序中所體現(xiàn)的malloc和free二者使用次數(shù)也應該是相同的，如果不同，肯定出現(xiàn)了錯誤，同理delete和new也是一樣的。（5）delete和free在完成內(nèi)存釋放以后，要馬上將指針設置到NULL，防止出現(xiàn)“野指針”的現(xiàn)象。例如一個指針p經(jīng)過delete或者free以后，如果沒有將其設置為NULL，那么往往指針p會被認為是合法的指針，但是實際情況是，該指針所傳達的只是前一個內(nèi)容的指示，在目前其僅僅是作為“垃圾”信息存在。

3 結束語

對內(nèi)存的管理，很難用一篇文章來完整的進行闡述，因此本文主要對C#編程中內(nèi)存管理的內(nèi)容及常見的問題進行簡單的分析和闡述，對于編程工作者而言，要對內(nèi)存分配、回收等相關知識進行掌握。總而言之，對于常見的內(nèi)存管理中的問題，可以根據(jù)本文所闡述的幾個解決方法進行解決，以避免不可預測的錯誤發(fā)生。只有這樣才能對內(nèi)存的使用更加的合理，編寫的程序才能高效的運行。

參考文獻：

[1]韓耀堂.C#編程中的內(nèi)存管理不該忽略的問題[J].計算機光盤軟件與應用.2011（13）.

[2]陳鄭軍，游蓮.淺析C#動態(tài)內(nèi)存管理機制[J].重慶廣播電視大學學報，2008（06）.

[3]凌建輝.淺析C#編程中的內(nèi)存管理[J].科技資訊，2009（12）.