Question

从关于堆和堆栈的 ~~SO answer~~ ¹，它提出了一个问题：为什么知道变量的分配位置很重要？

在another answer有人指出堆栈更快。这是唯一的含义吗？有人可以提供一个代码示例，其中简单的分配位置更改可以解决问题（例如，性能）？

请注意，此问题是特定于.NET的

^{1问题已从SO中删除。}

Answer 1

只要您知道语义是什么，堆栈与堆的唯一结果就是确保您不会溢出堆栈，并意识到垃圾收集堆会产生相关成本。

例如，JIT 可以注意到新创建的对象从未在当前方法之外使用（引用永远不能在其他地方转义）并在堆栈上分配它。目前它没有这样做，但这是合法的事情。

同样，C＃编译器可以决定在堆上分配所有局部变量 - 堆栈只包含对MyMethodLocalVariables实例的引用，并且所有变量访问都将通过它实现。（事实上，委托或迭代器块捕获的变量已经有这种行为。）

你的问题出现了，而Eric Lippert正在深入审查C＃ - 我有一节解释C＃1中的内容，他认为developers shouldn't care。

Answer 2

（编辑： 我的原始答案包含过度简化“结构在堆栈上分配”并且混淆了堆栈与vs-heap和value-vs-reference关注点，因为它们是耦合在C＃。）

对象是否存在于堆栈中是一个不太重要的实现细节。乔恩已经很好地解释了这一点。在使用类和结构体之间进行选择时，更重要的是要认识到引用类型与值类型的工作方式不同。以下面的简单类为例：

public class Foo
{
   public int X = 0;
}

现在考虑以下代码：

Foo foo = new Foo();
Foo foo2 = foo;
foo2.X = 1;

在此示例中，foo和foo2是对同一对象的引用。在foo2上设置X也会影响foo1。 如果我们将Foo类更改为结构，则不再是这种情况。这是因为结构不能通过引用访问。分配foo2实际上会复制。

将内容放入堆栈的原因之一是垃圾收集器不必清理它。你通常不应该担心这些事情;只是使用课程！现代垃圾收集器做得很好。一些现代虚拟机（如java 1.6）甚至可以determine whether it is safe to allocate objects on the stack，即使它们不是值类型。

Answer 3

我认为最简单的原因是，如果它在堆中，垃圾收集需要在不再需要时处理变量。当在堆栈上时，变量将被使用它的任何东西解除，例如实例化它的方法。

Answer 4

在.NET中几乎没有什么可讨论的，因为不是某个类型的用户决定在哪里分配实例。

始终在堆上分配引用类型。默认情况下，在堆栈上分配值类型。例外情况是值类型是引用类型的一部分，在这种情况下，它与引用类型一起分配在堆上。即一个类型的设计师代表用户做出这个决定。

在C或C ++等语言中，用户可以决定数据的分配位置，对于某些特殊情况，与从堆中分配相比，从堆栈分配可能要快得多。

这与如何处理C / C ++的堆分配有关。事实上，在.NET中堆分配非常快（除非它触发垃圾收集），所以即使你可以决定在哪里分配，我的猜测是差异不会很大。

但是，由于堆是垃圾收集而堆栈不是，显然你会在某些情况下看到一些差异，但鉴于你在.NET中没有真正的选择，它几乎不相关。

Answer 5

在我看来，当你真正开始考虑应用程序的性能时，了解堆栈和堆之间的差异以及如何分配它们会非常有用。以下问题使得了解差异至关重要：您认为.NET访问的速度更快，效率更高？ - 堆叠或堆。在什么情况下.NET可以放置堆的值类型？

Answer 6

与流行的看法相反，.NET进程中的堆栈和堆之间没有太大区别。堆栈和堆不过是虚拟内存中的地址范围，与为托管堆保留的地址范围相比，在保留给特定线程的堆栈的地址范围方面没有固有的优势。 访问堆上的内存位置并不比访问堆栈上的内存位置快或慢。在某些情况下，有一些考虑因素可能支持这样的说法：对堆栈位置的内存访问速度更快，总的来说，比访问堆位置的内存要多。其中：

在堆栈上，时间分配局部性（在时间上靠近在一起的分配）表示空间局部性（在空间上靠近在一起的存储）。反过来，当时间分配局部性表示时间访问局部性（一起分配的对象一起访问）时，顺序堆栈存储在CPU缓存和操作系统分页系统方面往往表现更好。
由于引用类型的开销，堆栈上的内存密度往往高于堆上的内存密度。更高的内存密度通常会带来更好的性能，例如，因为CPU缓存中可以容纳更多的对象。
线程堆栈通常会很小-Windows上默认的最大堆栈大小为1MB，大多数线程实际上实际上仅使用几个堆栈页面。在现代系统上，所有应用程序线程的堆栈都可以放入CPU缓存中，从而使典型的堆栈对象访问变得非常快。（另一方面，整个堆很少适合CPU缓存。）

话虽如此，您不应该将所有分配转移到堆！ Windows上的线程堆栈有限，并且很容易耗尽通过应用有害的递归和大堆栈分配。

Answer 7

我在堆栈和堆上使用了不同的基准测试，因此可以得出以下结论：

类似的表现

小型应用程序（堆上没有太多对象）
<1KB大小的对象

堆栈性能更高（快1到5倍）

对象大小从1Kb到100KB

更好的性能（快100倍甚至更多）

大量对象
大内存保证-每秒分配大量内存和全部内存
大对象10KB-3MB（我想是x64系统）
XBox（慢速垃圾收集器）

最好的方法是数组池。它像堆栈一样快，但是您没有像堆栈这样的限制。

使用堆栈的另一个含义是通过设计它是线程安全的。

x64 Windows上堆栈的默认内存限制为4MB。因此您可以安全地分配不超过3MB的内存。

堆与堆栈分配的影响（.NET）

7 个答案: