1. Устройство памяти
У каждого компьютера есть оперативная память. Что же это такое, какими свойствами обладает и, самое главное, какая нам от этого польза?
Каждая программа (в том числе и программы, написанные на C#) перед выполнением загружается в оперативную память. В оперативной памяти находится код программы (который исполняется процессором) и данные программы (которые в память помещает сама программа).
Что же такое оперативная память и на что она похожа?
Представьте себе Excel 😎 Страница в Exсel состоит из ячеек, и у каждой ячейки есть её уникальный номер (A1, A2, ... B1, B2). Зная номер ячейки, всегда можно записать в неё какое-то значение или же получить значение, которое там хранится. Память компьютера устроена похожим образом.
Программа и её данные во время работы хранятся в памяти. Вся память компьютера представлена в виде маленьких ячеек – байт. У каждой ячейки есть её уникальный номер – 0, 1, 2, 3, ...; (нумерация начинается с нуля). Зная номер ячейки, мы можем сохранить в эту ячейку какие-то данные. Или взять их из неё. В одних ячейках хранится код программы – набор команд для процессора, в других – данные этой программы. Номер ячейки также называют адресом ячейки.
Процессор умеет исполнять команды из загруженной в память программы. Почти все команды процессора — это что-то типа: взять данные из некоторых ячеек → сделать с ними что-то → результат поместить в другие ячейки.
Объединяя сотни простых команд, мы получаем сложные и полезные команды.
Когда в коде программы объявляется переменная, ей выделяется кусочек ещё не использованной памяти. Обычно это несколько байт. При объявлении переменной обязательно нужно указать тип информации, которую программа будет хранить в ней: числа, текст, или другие данные. Ведь без знания типа информации не ясно, какого размера блок памяти нужно выделить под переменную.
На заре компьютерной отрасли программы работали просто с номерами ячеек памяти, но потом для удобства программистов ячейкам стали давать имена. Уникальное имя переменной — это в первую очередь для удобства программистов: программа во время работы отлично справилась бы и с номерами.
2. Переменные в памяти
В C# есть 4 основных типа данных для хранения целых чисел. Это byte, short, int и long.
| Тип | Размер, байт | Происхождение имени |
|---|---|---|
| byte | 1 | Byte, т.к. занимает один байт памяти |
| short | 2 | Сокращение от Short Integer |
| int | 4 | Сокращение от Integer |
| long | 8 | Сокращение от Long Integer |
Также в C# есть 2 вещественных типа — float и double:
| Тип | Размер, байт | Происхождение имени |
|---|---|---|
| float | 4 | Сокращение от Floating Point Number |
| double | 8 | Сокращение от Double Float |
Каждый раз, когда выполнение программы доходит до команды создания переменной, ей выделяется небольшая область памяти (размер зависит от типа переменной).
int a = 10;Адресом переменной считается адрес первой ячейки выделенного под нее блока памяти.
C#-программам запрещено напрямую обращаться к памяти. Вся работа с памятью происходит под жестким контролем C# и .NET.
3. Тип string в памяти
Тип string может хранить большие объемы данных, поэтому это не просто тип данных, а полноценный объект.
Сами данные типа string (текст) помещаются в специальный объект, под который выделяется память, а уже адрес этого объекта помещается в переменную, под которую тоже выделяется память.
- Переменная a типа int занимает 4 байта и хранит значение 1.
- Переменная b типа int занимает 4 байта и хранит значение 10,555. Запятая — это не дробная часть числа, а разделение разрядов. Дробная часть отделяется точкой.
- Переменная d типа double занимает 8 байт и хранит значение 13.001.
- Переменная str типа string занимает 4 байта и хранит значение D12 — адрес первой ячейки объекта, содержащего текст.
Объект типа string (содержащий текст) хранится отдельным блоком памяти. Адрес его первой ячейки хранится в переменной str.
4. Что происходит, когда мы присваиваем
Еще одна важная вещь — как работает присваивание. Например:
int a = 10;
int b = a;
b = 20;
Console.WriteLine(a); // 10
В этом примере в памяти создаются две ячейки: одна для a, одна для b. Когда мы пишем b = a;, копируется значение (10), а не сам "ящик". Изменения в b никак не влияют на a.
Теперь аналогично, но со строками:
string s1 = "Hello";
string s2 = s1;
s2 = s2 + " World";
Console.WriteLine(s1); // "Hello"
Console.WriteLine(s2); // "Hello World"
Здесь обе переменные s1 и s2 ссылаются на одну и ту же строку "Hello" до момента изменения. Но когда мы выполняем s2 = s2 + " World", для s2 создаётся новая строка "Hello World", а s1 по-прежнему смотрит на старую строку "Hello".
5. Почему в программировании всё нумеруют с нуля
Люди очень часто удивляются, почему в программировании почти везде принято считать с нуля. Дело в том, что есть очень много ситуаций, когда считать с нуля удобнее (хотя есть и ситуации, когда удобнее считать с 1).
Самая простая из таких ситуаций — это адресация памяти. Если вашей переменной выделили 4 байта памяти и у вас есть X – адрес первого байта, то какие будут адреса у всех байтов? X+0, X+1, X+2, X+3. Вот мы уже и получили группу байтов с индексами 0, 1, 2, 3.
Когда мы думаем об относительном адресе внутри какого-либо блока данных, всегда получаем нумерацию с нуля. Это и есть первая и самая распространенная причина счета с нуля.
ПЕРЕЙДИТЕ В ПОЛНУЮ ВЕРСИЮ