内存寻址和变量

1. 内存结构

每台电脑都有内存。那它到底是啥，有什么特性，最重要的是，对我们有啥用？

每个程序（包括用C#写的程序）在运行前都会被加载到内存里。内存里存着程序的代码（CPU要执行的那部分）和程序的数据（程序自己往内存里塞的数据）。

那内存到底是啥，长啥样？

想象一下Excel 😎 Excel表格就是由一堆单元格组成的，每个单元格都有唯一编号（A1、A2、... B1、B2）。只要知道单元格的编号，就能往里写点啥，或者拿出里面的值。电脑的内存其实也差不多。

程序和它的数据在运行时都存在内存里。整个电脑的内存其实就是一堆小格子——字节。每个格子都有自己的唯一编号——0、1、2、3、...；（编号从0开始）。只要知道格子的编号，我们就能把数据塞进去，或者取出来。有的格子里放着程序代码——就是给CPU的指令，有的格子里放着程序的数据。格子的编号也叫地址。

CPU能执行加载到内存里的程序指令。几乎所有的CPU指令都是：从某些格子里拿数据 → 对它们做点啥 → 把结果放到别的格子里。

把几百个简单指令组合起来，就能搞出很复杂很有用的操作。

当你在代码里声明一个变量时，系统会给它分配一块还没用过的内存。一般来说就是几个字节。声明变量的时候必须指定要存啥类型的数据：数字、文本还是别的。因为如果不知道类型，系统就不知道要给变量分多大的内存块。

早期的计算机程序都是直接用内存格子的编号来操作的，后来为了让程序员更爽，大家给格子起了名字。变量的唯一名字其实主要是为了程序员方便：程序本身其实用编号也能跑得飞快。

2. 变量在内存中的表现

在C#里有4种主要的整数类型：byte、short、int和long。

另外在C#里还有2种浮点类型——float和double：

每次程序执行到创建变量的语句时，系统就会给它分配一小块内存（大小取决于变量类型）。

int a = 10;

C#程序不允许直接操作内存。所有内存相关的操作都被C#和.NET严格管控。

3. string类型在内存中的表现

string类型可以存很多数据，所以它不仅仅是个数据类型，更像是个完整的对象。

string类型的数据（文本）会被放到一个专门的对象里，这个对象会被分配一块内存，然后这个对象的地址会被放到变量里，变量本身也会分配内存。

• 变量a类型为int，占4字节，存的值是1。
• 变量b类型为int，占4字节，存的值是10,555。逗号不是小数点，只是分隔位数。小数部分用点分隔。
• 变量d类型为double，占8字节，存的值是13.001。
• 变量str类型为string，占4字节，存的值是D12——也就是存放文本的对象的第一个格子的地址。

string类型的对象（存着文本）会单独分配一块内存。它的第一个格子的地址会被存到str变量里。

4. 赋值时发生了什么

还有个很重要的点——赋值到底是怎么工作的。比如：

int a = 10;
int b = a;
b = 20;
Console.WriteLine(a); // 10

这个例子里，内存里会有两个格子：一个给a，一个给b。当你写b = a;时，复制的是值（10），不是“箱子”本身。改了b，对a没影响。

现在来看看字符串的情况：

string s1 = "Hello";
string s2 = s1;
s2 = s2 + " World";
Console.WriteLine(s1); // "Hello"
Console.WriteLine(s2); // "Hello World"

这里s1和s2两个变量都指向同一个字符串"Hello"，直到你修改它。当你执行s2 = s2 + " World"时，s2会变成一个新的字符串"Hello World"，而s1还是原来的"Hello"。

5. 为啥编程里都从0开始数

很多人都奇怪，为什么编程里几乎都是从0开始数。其实有很多场景，从0开始数更方便（当然也有时候从1开始更顺手）。

最简单的例子就是内存寻址。如果你的变量被分配了4字节内存，你有个X——第一个字节的地址，那这4个字节的地址分别是多少？X+0、X+1、X+2、X+3。这不就是一组下标0、1、2、3嘛。

当我们考虑某个数据块里的相对地址时，编号总是从0开始。这就是最常见的从0开始数的原因。

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