Где хранятся переменные класса

#c_sharp #ооп

Класс ведь ссылочный тип, а переменные в классе могут быть типами по значению. Например:

class Car
{
    public int maxSpeed;       
    public Car(int max)
    {
       maxSpeed = max;
    }
}


Где хранится maxSpeed — в стеке или куче?
    

Ответы

Ответ 1

Сам по себе вопрос вызван двумя проблемами


достаточно распространенным, но в общем случае неверным утверждением "переменные
value-type хранятся в стеке"
небольшой путаницей в терминологии - поля класса это не "переменные" - не локальные
переменные.


Дело в том, что на уровне языка C# нет понятия "стэк" и "куча". Есть два вида типов:


Ссылочные. Значение переменной или поля класса этого типа хранит в себе адрес памяти,
по которому лежит экземпляр типа. Сам по себе экземпляр при этом обычно лежит в куче.
Пример - строки.
Value-types (типы-значения). Значение переменной или поля класса хранит значение
напрямую. Пример - int.


Понятие стека есть на уровне .NET/IL. Локальные переменные в методах уровня IL .NET
хранятся в стеке. Переменная C# превращается в переменную метода IL далеко не всегда.
Это происходит, если:


на нее нет замыканий
она объявлена в не-async-методе
еще много разных условий, вызванных особенностями реализации конкретного компилятора C#.


Поля типов хранятся как часть самого экземпляра типа. Они физически лежат в том куске
памяти, который выделен под конкретных экземпляр типа. Т.е. если экземпляр сам по себе
лежит в стеке (например, это экземпляр структуры) - то поле хранится в стеке. Если
экземпляр лежит в куче - то и поле лежит в куче.

Конкретные примеры


В методе объявлен int a - он лежит прямо в стеке
В методе объявлен string s - в переменной в стеке лежит адрес строки в куче.
В методе объявлен Car c - в переменной в стеке лежит адрес объекта Car. Сам объект
лежит в куче. Частью объекта в куче является поле maxSpeed, в нем лежит значение скорости.
В методе объявлен int [] arr - в переменной в стеке лежит адрес массива в куче. Прямо
в объекте массива в куче лежат значения отдельных ячеек.
Объявлена структура Point с полями X/Y. В методе объявлена переменная Point p - в
переменной в стеке лежит сама структура, со всеми полями.


Ответ 2

Перевод ответа на аналогичного вопрос на английском

Типы-значения называются "типы-значения", потому что копируются по значению. Ссылочные
типы называются "ссылочными типами", потому что копируются по ссылке. Это не совсем
верно, что "типы-значения всегда находятся на стеке". Если бы это было правдой они
бы назывались "Типы стека"(stack types) и "Типы кучи"(heap types).

Правда в том, что все зависит от деталей реализации. Различные реализации фреймворков
могут выбирать использовать им стек или кучу, так как они хотят. Ниже пример как это
реализовано у Микрософта:


значение переменной ссылочного типа указывает на значение в куче. Ссылки в основном
32-х или 64-х битное целое.
значение переменной значимого типа - это само значение.
значения локальных переменных хранятся на стеке, пока эти переменные не в блоке итератора,
или не замкнуты в анонимном методе или лямбда-выражении. В этих случаях значения локальных
переменных хранятся в куче. Конечно, пока эти переменные не выкинуты оптимизатором,
в этом случае они нигде не хранятся. Или, возможно они могут быть перенесены в регистры
и в этом случае они не будут ни на стеке, ни в куче.
значения экземпляров ссылочных типов и статические переменные хранятся в куче.


maxSpeed - это поле, следовательно, хранится в куче.

Единственная вещь идущая в стек - это локальные переменные (и временные переменные
сгенерированные компилятором), которые не замкнуты в лямбда функциях или анонимных
методах, и не находятся в блоке итератора. И, конечно, jitter может не использовать
стек, а сложить все в регистры, если достаточно свободных регистров.

Но, на самом деле, я должен спросить: почему вы беспокоитесь о том, что пойдет в
стек, а что в кучу? В стек идет только то, что мы можем быстро положить в него, все
остальное идет в кучу.


Ответ 3

Объекты класса хранятся в куче. А что представляет собой экземпляр класса? По-сути,
тип да набор своих переменных.

А в стеке хранятся те переменные, которые объявляются внутри функций/методов. Отсюда
и проблема переполнения стека при чрезмерном рекурсивном вызове функций (см. название
сайта :)).