c# 内存管理 栈和堆的区别

栈用于存储值类型变量、方法参数等，由编译器自动管理；堆用于存储引用类型对象，由GC管理；ref Struct禁止逃逸到堆；struct不一定在栈上，取决于声明位置；栈溢出不可捕获，堆内存不足会触发GC。

栈和堆在 C# 中的内存分配位置不同

栈（Stack）用于存储值类型变量、方法参数、局部变量和方法调用帧，由编译器自动管理，生命周期严格遵循后进先出（LIFO）；堆（Heap）用于存储引用类型对象（如 class 实例、数组、字符串等），由 .net 运行时的垃圾回收器（GC）管理，生命周期不固定。

关键区别不在“快慢”，而在“谁负责释放”：栈上内存随作用域退出自动弹出，无需 GC 干预；堆上对象只有在 GC 判定为不可达后才可能被回收，且时机不可控。

ref struct 为什么必须放在栈上

ref struct 是 C# 7.2 引入的特殊类型（如 Span、ReadOnlySpan），设计初衷就是禁止逃逸到堆——编译器会直接拒绝任何可能导致其被装箱、作为字段存入 class、或被捕获进 Lambda 的写法。

常见报错：Cannot declare a variable of type 'Span' in a context where it may be lifted to an anonymous method or lambda expression，本质是编译器在做栈逃逸检查。

• 不能作为 class 的字段
• 不能实现任何接口（接口变量会引发装箱）
• 不能用在 async 方法中（因为状态机会生成堆上的状态机类）

值类型不一定都在栈上

很多人误以为 struct 总在栈上，其实只看“声明位置”：局部 struct 变量通常在栈上；但一旦它成为引用类型对象的字段（比如 class A { public Point p; }），那 p 就随 A 实例一起分配在堆上；同理，struct 数组元素也全部在堆上。

验证方式：用 unsafe + fixed 或 System.Runtime.CompilerServices.Unsafe.AsPointer 查看地址，你会发现同一 struct 类型在不同上下文里地址段完全不同。

unsafe {     int x = 42;     Console.WriteLine($"stack addr: {(long)Unsafe.AsPointer(ref x)}"); // 通常高位地址（栈向下增长） 
var arr = new int[1]; Console.WriteLine($"heap addr: {(long)Unsafe.AsPointer(ref arr[0])}"); // 通常低位地址（堆向上增长）
}
GC 不管栈，但栈溢出照样崩
栈空间由操作系统在线程创建时分配（默认 windows 是 1MB），深度递归、超大局部数组（如 int[1000000]）、或无限嵌套的 async 状态机都可能触发 StackoverflowException——这个异常无法 catch，进程直接终止。
而堆内存不足会抛 OutOfMemoryException，此时 GC 会尝试回收，失败后才崩溃，还有调试窗口可抓内存快照。

避免在栈上分配大结构体（如含百万字节数组的 struct）
递归算法优先改造成迭代，尤其处理树/图等深层结构时
 stackalloc 分配的内存必须在当前作用域内使用，且不能返回给调用方指针

栈和堆不是性能高低的代名词，而是资源生命周期模型的选择。混淆它们最危险的地方，是以为“值类型=栈上=安全”，结果把大 struct 塞进 class 字段或集合里，既没省内存，又让 GC 负担更重。