Язык программирования C#9 и платформа .NET5

  
Классы, объекты и ссылки
 
Прежде чем приступить к исследованию основных тем главы, важно дополнительно прояснить отличие между классами, объектами и ссылочными переменными. Вспомните, что класс — всего лишь модель, которая описывает то, как экземпляр такого типа будет выглядеть и вести себя в памяти. Разумеется, классы определяются внутри файлов кода (которым по соглашению назначается расширение 
*.cs
). Взгляните на следующий простой класс 
Car
, определенный в новом проекте консольного приложения C# по имени 
SimpleGC
:
namespace SimpleGC
{
  // Car.cs
  public class Car
  {
    public int CurrentSpeed {get; set;}
    public string PetName {get; set;}
    public Car(){}
    public Car(string name, int speed)
    {
      PetName = name;
      CurrentSpeed = speed;
    }
    public override string ToString()
      => $"{PetName} is going {CurrentSpeed} MPH";
    }
  }
}
После того как класс определен, в памяти можно размещать любое количество его объектов, применяя ключевое слово new языка С#. Однако следует иметь в виду, что ключевое слово 
new
 возвращает ссылку на объект в куче, а не действительный объект. Если ссылочная переменная объявляется как локальная переменная в области действия метода, то она сохраняется в стеке для дальнейшего использования внутри приложения. Для доступа к членам объекта в отношении сохраненной ссылки необходимо применять операцию точки С#:
using System;
using SimpleGC;
Console.WriteLine("***** GC Basics *****");
// Создать новый объект Car в управляемой куче.
// Возвращается ссылка на этот объект (refToMyCar).
Car refToMyCar = new Car("Zippy", 50);
// Операция точки (.) используется для обращения к членам
// объекта с применением ссылочной переменной.
Console.WriteLine(refToMyCar.ToString());
Console.ReadLine();
На заметку! Вспомните из главы 4, что структуры являются типами значений, которые всегда размещаются прямо в стеке и никогда не попадают в управляемую кучу .NET Core. Размещение в куче происходит только при создании экземпляров классов.
  
Базовые сведения о времени жизни объектов
  
При создании приложений C# корректно допускать, что исполняющая среда .NET Core позаботится об управляемой куче без вашего прямого вмешательства. В действительности "золотое правило" по управлению памятью в .NET Core выглядит простым.
Правило. Используя ключевое слово 
new
, поместите экземпляр класса в управляемую кучу и забудьте о нем.
После создания объект будет автоматически удален сборщиком мусора, когда необходимость в нем отпадет. Конечно, возникает вполне закономерный вопрос о том, каким образом сборщик мусора выясняет, что объект больше не нужен? Краткий (т.е. неполный) ответ можно сформулировать так: сборщик мусора удаляет объект из кучи, только когда он становится недостижимым для любой части кодовой базы. Добавьте в класс 
Program
 метод, который размещает в памяти локальный объект 
Car
:
static void MakeACar()
{
  // Если myCar - единственная ссылка на объект Car, то после
  // завершения этого метода объект Car *может* быть уничтожен.
  Car myCar = new Car();
}
Обратите внимание, что ссылка на объект 
Car(myCar)
 была создана непосредственно внутри метода 
MakeACar()
 и не передавалась за пределы определяющей области видимости (через возвращаемое значение или параметр 
ref/out
). Таким образом, после завершения данного метода ссылка 
myCar
 оказывается недостижимой, и объект 
Car
 теперь является кандидатом на удаление сборщиком мусора. Тем не менее, важно понимать, что восстановление занимаемой этим объектом памяти немедленно после завершения метода 
MakeACar()
 гарантировать нельзя. В данный момент можно предполагать лишь то, что когда исполняющая среда инициирует следующую сборку мусора, объект 
myCar
 может быть безопасно уничтожен.
Как вы наверняка сочтете, программирование в среде со сборкой мусора значительно облегчает разработку приложений. И напротив, программистам на языке C++ хорошо известно, что если они не позаботятся о ручном удалении размещенных в куче объектов, тогда утечки памяти не заставят себя долго ждать. На самом деле отслеживание утечек памяти — один из требующих самых больших затрат времени (и утомительных) аспектов программирования в неуправляемых средах. За счет того, что сборщику мусора разрешено взять на себя заботу об уничтожении объектов, обязанности по управлению памятью перекладываются с программистов на исполняющую среду.
  
Код CIL для ключевого слова new
 
Когда компилятор C# сталкивается с ключевым словом new, он вставляет в реализацию метода инструкцию 
newobj
 языка CIL. Если вы скомпилируете текущий пример кода и заглянете в полученную сборку с помощью утилиты 
ildasm.ехе
, то найдете внутри метода 
MakeACar()
 следующие операторы CIL:
.method assembly hidebysig static
          void  '<<Main>$>g__MakeACar|0_0'() cil managed
{
    // Code size       8 (0x8)