C#面试题

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

值类型与引用类型

1.值类型和引用类型的区别？

值类型包括简单类型、结构体类型和枚举类型，引用类型包括自定义类、数组、接口、委托等。
1、赋值方式：将一个值类型变量赋给另一个值类型变量时，将复制包含的值。这与引用类型变量的赋值不同，引用类型变量的赋值只复制对象的引用（即内存地址，类似C++中的指针），而不复制对象本身。
2、继承：值类型不可能派生出新的类型，所有的值类型均隐式派生自 System.ValueType。但与引用类型相同的是，结构也可以实现接口。
3、null：与引用类型不同，值类型不可能包含 null 值。然而，可空类型功能允许将 null 赋给值类型。
4、每种值类型均有一个隐式的默认构造函数来初始化该类型的默认值，值类型初始会默认为0，引用类型默认为null。
5、值类型存储在栈中，引用类型存储在托管堆中。

2. 结构和类的区别？

结构体是值类型，类是引用类型，主要区别如题1。其他的区别：
结构不支持无惨构造函数，不支持析构函数，并且不能有protected修饰；
结构常用于数据存储，类class多用于行为；
class需要用new关键字实例化对象，struct可以不适用new关键字；
class可以为抽象类，struct不支持抽象；

3. delegate是引用类型还是值类型？enum、int[]和string呢？

enum枚举是值类型，其他都是引用类型。

4. 堆和栈的区别？

线程堆栈：简称栈 Stack
托管堆： 简称堆 Heap
值类型大多分配在栈上，引用类型都分配在堆上；
栈由操作系统管理，栈上的变量在其作用域完成后就被释放，效率较高，但空间有限。堆受CLR的GC控制；
栈是基于线程的，每个线程都有自己的线程栈，初始大小为1M。堆是基于进程的，一个进程分配一个堆，堆的大小由GC根据运行情况动态控制；

5.“结构”对象可能分配在堆上吗？什么情况下会发生，有什么需要注意的吗？

结构是值类型，有两种情况会分配在对上面：
结构作为class的一个字段或属性，会随class一起分配在堆上面；
装箱后会在堆中存储，尽量避免值类型的装箱，值类型的拆箱和装箱都有性能损失，下一篇会重点关注；

6. 理解参数按值传递？以及按引用传递？

按值传递：对于值类型传递的它的值拷贝副本，而引用类型传递的是引用变量的内存地址，他们还是指向的同一个对象。
按引用传递：通过关键字out和ref传递参数的内存地址，值类型和引用类型的效果是相同的。

7. out 和 ref的区别与相同点？

out 和 ref都指示编译器传递参数地址，在行为上是相同的；
他们的使用机制稍有不同，ref要求参数在使用之前要显式初始化，out要在方法内部初始化；
out 和 ref不可以重载，就是不能定义Method(ref int a)和Method(out int a)这样的重载，从编译角度看，二者的实质是相同的，只是使用时有区别；

8. 有几种方法可以判定值类型和引用类型？

简单来说，继承自System.ValueType的是值类型，反之是引用类型。

9. C#支持哪几个预定义的值类型？C#支持哪些预定义的引用类型？

值类型：整数、浮点数、字符、bool和decimal
引用类型：Object，String

10. 说说值类型和引用类型的生命周期？

值类型在作用域结束后释放。
引用类型由GC垃圾回收期回收。这个答案可能太简单了，更详细的答案在后面的文章会说到。

12. 如果结构体中定义引用类型，对象在内存中是如何存储的？例如下面结构体中的class类 User对象是存储在栈上，还是堆上？

public struct MyStruct 
{ 
　　public int Index; 
　　public User User; 
}

MyStruct存储在栈中，其字段User的实例存储在堆中，MyStruct.User字段存储指向User对象的内存地址。

装箱与拆箱

1.什么是拆箱和装箱？

装箱就是值类型转换为引用类型，拆箱就是引用类型（被装箱的对象）转换为值类型。

2.什么是箱子？

就是引用类型对象。

3.箱子放在哪里？

托管堆上。

4.装箱和拆箱有什么性能影响？

装箱和拆箱都涉及到内存的分配和对象的创建，有较大的性能影响。

5.如何避免隐身装箱？

编码中，多使用泛型、显示装箱。

6.箱子的基本结构？

上面说了，箱子就是一个引用类型对象，因此她的结构，主要包含两部分：
值类型字段值；
引用类型的标准配置，引用对象的额外空间：TypeHandle和同步索引块，关于这两个概念在本系列后面的文章会深入探讨。

7.装箱的过程？

1.在堆中申请内存，内存大小为值类型的大小，再加上额外固定空间（引用类型的标配：TypeHandle和同步索引块）；
2.将值类型的字段值（x=1023）拷贝新分配的内存中；
3.返回新引用对象的地址（给引用变量object o）

8.拆箱的过程？

1.检查实例对象（object o）是否有效，如是否为null，其装箱的类型与拆箱的类型（int）是否一致，如检测不合法，抛出异常；
2.指针返回，就是获取装箱对象（object o）中值类型字段值的地址；
3.字段拷贝，把装箱对象（object o）中值类型字段值拷贝到栈上，意思就是创建一个新的值类型变量来存储拆箱后的值；

string与字符串操作

1.字符串是引用类型类型还是值类型？

引用类型。

2.在字符串连加处理中，最好采用什么方式，理由是什么？

少量字符串连接，使用String.Concat，大量字符串使用StringBuilder，因为StringBuilder的性能更好，如果string的话会创建大量字符串对象。

3.使用 StringBuilder时，需要注意些什么问题？

少量字符串时，尽量不要用，StringBuilder本身是有一定性能开销的；
大量字符串连接使用StringBuilder时，应该设置一个合适的容量；

类与接口

1. 所有类型都继承System.Object吗？

基本上是的，所有值类型和引用类型都继承自System.Object，接口是一个特殊的类型，不继承自System.Object。

2. 解释virtual、sealed、override和abstract的区别

• virtual申明虚方法的关键字，说明该方法可以被重写
• sealed说明该类不可被继承
• override重写基类的方法
• abstract申明抽象类和抽象方法的关键字，抽象方法不提供实现，由子类实现，抽象类不可实例化。

3. 接口和类有什么异同？

不同点：

1、接口不能直接实例化。

2、接口只包含方法或属性的声明，不包含方法的实现。

3、接口可以多继承，类只能单继承。

4、类有分部类的概念，定义可在不同的源文件之间进行拆分，而接口没有。（这个地方确实不对，接口也可以分部，谢谢@xclin163的指正）

5、表达的含义不同，接口主要定义一种规范，统一调用方法，也就是规范类，约束类，类是方法功能的实现和集合

相同点：

1、接口、类和结构都可以从多个接口继承。

2、接口类似于抽象基类：继承接口的任何非抽象类型都必须实现接口的所有成员。

3、接口和类都可以包含事件、索引器、方法和属性。

4. 抽象类和接口有什么区别？

1、继承：接口支持多继承；抽象类不能实现多继承。

2、表达的概念：接口用于规范，更强调契约，抽象类用于共性，强调父子。抽象类是一类事物的高度聚合，那么对于继承抽象类的子类来说，对于抽象类来说，属于”Is A”的关系；而接口是定义行为规范，强调“Can Do”的关系，因此对于实现接口的子类来说，相对于接口来说，是”行为需要按照接口来完成”。

3、方法实现：对抽象类中的方法，即可以给出实现部分，也可以不给出；而接口的方法（抽象规则）都不能给出实现部分，接口中方法不能加修饰符。

4、子类重写：继承类对于两者所涉及方法的实现是不同的。继承类对于抽象类所定义的抽象方法，可以不用重写，也就是说，可以延用抽象类的方法；而对于接口类所定义的方法或者属性来说，在继承类中必须重写，给出相应的方法和属性实现。

5、新增方法的影响：在抽象类中，新增一个方法的话，继承类中可以不用作任何处理；而对于接口来说，则需要修改继承类，提供新定义的方法。

6、接口可以作用于值类型（枚举可以实现接口）和引用类型；抽象类只能作用于引用类型。

7、接口不能包含字段和已实现的方法，接口只包含方法、属性、索引器、事件的签名；抽象类可以定义字段、属性、包含有实现的方法。

5. 重载与覆盖的区别？

重载：当类包含两个名称相同但签名不同(方法名相同,参数列表不相同)的方法时发生方法重载。用方法重载来提供在语义上完成相同而功能不同的方法。

覆写：在类的继承中使用，通过覆写子类方法可以改变父类虚方法的实现。

主要区别：

1、方法的覆盖是子类和父类之间的关系，是垂直关系；方法的重载是同一个类中方法之间的关系，是水平关系。 
2、覆盖只能由一个方法，或只能由一对方法产生关系；方法的重载是多个方法之间的关系。 
3、覆盖要求参数列表相同；重载要求参数列表不同。 
4、覆盖关系中，调用那个方法体，是根据对象的类型来决定；重载关系，是根据调用时的实参表与形参表来选择方法体的。

6. 在继承中new和override相同点和区别？看下面的代码，有一个基类A，B1和B2都继承自A，并且使用不同的方式改变了父类方法Print（）的行为。测试代码输出什么？为什么？

        static void Main(string[] args)
        {
            B1 b1 = new B1(); B2 b2 = new B2();
            b1.Print(); b2.Print();      //输出 B1、B2

            A ab1 = new B1(); A ab2 = new B2();
            ab1.Print(); ab2.Print();   //输出 B1、A
            Console.ReadLine();
        }

        public class A
        {
            public virtual void Print() { Console.WriteLine("A"); }
        }
        public class B1 : A
        {
            public override void Print() { Console.WriteLine("B1"); }
        }
        public class B2 : A
        {
            public new void Print() { Console.WriteLine("B2"); }
        }

7.class中定义的静态字段是存储在内存中的哪个地方？为什么会说她不会被GC回收？

随类型对象存储在内存的加载堆上，因为加载堆不受GC管理，其生命周期随AppDomain，不会被GC回收。

常量、字段、属性、特性与委托

1. const和readonly有什么区别？

const关键字用来声明编译时常量，readonly用来声明运行时常量。都可以标识一个常量，主要有以下区别： 
1、初始化位置不同。const必须在声明的同时赋值；readonly即可以在声明处赋值，也可以在构造方法里赋值。 
2、修饰对象不同。const即可以修饰类的字段，也可以修饰局部变量；readonly只能修饰类的字段 。 
3、const是编译时常量，在编译时确定该值，且值在编译时被内联到代码中；readonly是运行时常量，在运行时确定该值。 
4、const默认是静态的；而readonly如果设置成静态需要显示声明 。 
5、支持的类型时不同，const只能修饰基元类型或值为null的其他引用类型；readonly可以是任何类型。

    public class Program
    {
        public readonly int PORT;
        static void Main(string[] args)
        {
            B a = new B();
            Console.WriteLine(a.PORT);
            Console.WriteLine(B.PORT2);
            Console.WriteLine(a.PORT3.ccc);
            Console.ReadLine();
        }
    }

    class B
    {
        //readonly即可以在声明处赋值，也可以在构造方法里赋值
        public readonly int PORT;
        //const必须在声明的同时赋值
        public const int PORT2 = 10;

        //错误public const A PORT3 =  new A()    const只能修饰基元类型或值为null的其他引用类型

        //readonly可以是任何类型
        public readonly A PORT3 = new A();
        public B()
        {

            PORT = 11;
        }
    }
    class A
    {
        public string ccc = "aaaa";
    }

2. 字段与属性有什么异同？

• 属性提供了更为强大的，灵活的功能来操作字段
• 出于面向对象的封装性，字段一般不设计为Public
• 属性允许在set和get中编写代码
• 属性允许控制set和get的可访问性，从而提供只读或者可读写的功能 （逻辑上只写是没有意义的）
• 属性可以使用override 和 new

3. 静态成员和非静态成员的区别？

• 静态变量使用 static 修饰符进行声明，静态成员在加类的时候就被加载（上一篇中提到过，静态字段是随类型对象存放在Load Heap上的），通过类进行访问。
• 不带有static 修饰符声明的变量称做非静态变量，在对象被实例化时创建，通过对象进行访问 。
• 一个类的所有实例的同一静态变量都是同一个值，同一个类的不同实例的同一非静态变量可以是不同的值 。
• 静态函数的实现里不能使用非静态成员，如非静态变量、非静态函数等。

4. 特性是什么？如何使用？

特性与属性是完全不相同的两个概念，只是在名称上比较相近。Attribute特性就是关联了一个目标对象的一段配置信息，本质上是一个类，其为目标元素提供关联附加信息，这段附加信息存储在dll内的元数据，它本身没什么意义。运行期以反射的方式来获取附加信息。

5. C#中的委托是什么？事件是不是一种委托？

什么是委托？简单来说，委托类似于 C或 C++中的函数指针，允许将方法作为参数进行传递。

• C#中的委托都继承自System.Delegate类型；
• 委托类型的声明与方法签名类似，有返回值和参数；
• 委托是一种可以封装命名（或匿名）方法的引用类型，把方法当做指针传递，但委托是面向对象、类型安全的；

事件可以理解为一种特殊的委托，事件内部是基于委托来实现的。

GC与内存管理

1. 简述一下一个引用对象的生命周期？

• new创建对象并分配内存
• 对象初始化
• 对象操作、使用
• 资源清理（非托管资源）
• GC垃圾回收

2. GC进行垃圾回收时的主要流程是？

① 标记：先假设所有对象都是垃圾，根据应用程序根Root遍历堆上的每一个引用对象，生成可达对象图，对于还在使用的对象（可达对象）进行标记（其实就是在对象同步索引块中开启一个标示位）。

② 清除：针对所有不可达对象进行清除操作，针对普通对象直接回收内存，而对于实现了终结器的对象（实现了析构函数的对象）需要单独回收处理。清除之后，内存就会变得不连续了，就是步骤3的工作了。

③ 压缩：把剩下的对象转移到一个连续的内存，因为这些对象地址变了，还需要把那些Root跟指针的地址修改为移动后的新地址。

6. GC在哪些情况下回进行回收工作？

• 内存不足溢出时（0代对象充满时）
• Windwos报告内存不足时，CLR会强制执行垃圾回收
• CLR卸载AppDomian，GC回收所有
• 调用GC.Collect
• 其他情况，如主机拒绝分配内存，物理内存不足，超出短期存活代的存段门限

7. using() 语法是如何确保对象资源被释放的？如果内部出现异常依然会释放资源吗？

using() 只是一种语法形式，其本质还是try…finally的结构，可以保证Dispose始终会被执行。

8. 解释一下C#里的析构函数？为什么有些编程建议里不推荐使用析构函数呢？

C#里的析构函数其实就是终结器Finalize，因为长得像C++里的析构函数而已。

有些编程建议里不推荐使用析构函数要原因在于：第一是Finalize本身性能并不好；其次很多人搞不清楚Finalize的原理，可能会滥用，导致内存泄露，因此就干脆别用了

9. Finalize() 和 Dispose() 之间的区别？

Finalize() 和 Dispose()都是.NET中提供释放非托管资源的方式，他们的主要区别在于执行者和执行时间不同：

• finalize由垃圾回收器调用；dispose由对象调用。
• finalize无需担心因为没有调用finalize而使非托管资源得不到释放，而dispose必须手动调用。
• finalize不能保证立即释放非托管资源，Finalizer被执行的时间是在对象不再被引用后的某个不确定的时间；而dispose一调用便释放非托管资源。
• 只有class类型才能重写finalize，而结构不能；类和结构都能实现IDispose。

另外一个重点区别就是终结器会导致对象复活一次，也就说会被GC回收两次才最终完成回收工作，这也是有些人不建议开发人员使用终结器的主要原因。

10. Dispose和Finalize方法在何时被调用？

• Dispose一调用便释放非托管资源；
• Finalize不能保证立即释放非托管资源，Finalizer被执行的时间是在对象不再被引用后的某个不确定的时间；

11. .NET中的托管堆中是否可能出现内存泄露的现象?

是的，可能会。比如：

• 不正确的使用静态字段，导致大量数据无法被GC释放；
• 没有正确执行Dispose()，非托管资源没有得到释放；
• 不正确的使用终结器Finalize()，导致无法正常释放资源；
• 其他不正确的引用，导致大量托管对象无法被GC释放；

12. 在托管堆上创建新对象有哪几种常见方式？

• new一个对象；
• 字符串赋值，如string s1=”abc”；
• 值类型装箱；

多线程编程与线程同步

1. 描述线程与进程的区别？

• 一个应用程序实例是一个进程，一个进程内包含一个或多个线程，线程是进程的一部分；
• 进程之间是相互独立的，他们有各自的私有内存空间和资源，进程内的线程可以共享其所属进程的所有资源；

2. lock为什么要锁定一个参数，可不可锁定一个值类型？这个参数有什么要求？

lock的锁对象要求为一个引用类型。她可以锁定值类型，但值类型会被装箱，每次装箱后的对象都不一样，会导致锁定无效。

对于lock锁，锁定的这个对象参数才是关键，这个参数的同步索引块指针会指向一个真正的锁（同步块），这个锁（同步块）会被复用。

3. 多线程和异步有什么关系和区别？

多线程是实现异步的主要方式之一，异步并不等同于多线程。实现异步的方式还有很多，比如利用硬件的特性、使用进程或纤程等。在.NET中就有很多的异步编程支持，比如很多地方都有Begin***、End***的方法，就是一种异步编程支持，她内部有些是利用多线程，有些是利用硬件的特性来实现的异步编程。

4. 线程池的优点有哪些？又有哪些不足？

优点：减小线程创建和销毁的开销，可以复用线程；也从而减少了线程上下文切换的性能损失；在GC回收时，较少的线程更有利于GC的回收效率。

缺点：线程池无法对一个线程有更多的精确的控制，如了解其运行状态等；不能设置线程的优先级；加入到线程池的任务（方法）不能有返回值；对于需要长期运行的任务就不适合线程池。

5. Mutex和lock有何不同？一般用哪一个作为锁使用更好？

Mutex是一个基于内核模式的互斥锁，支持锁的递归调用，而Lock是一个混合锁，一般建议使用Lock更好，因为lock的性能更好。