C# 自動記憶體管理與垃圾回收機制

自動記憶體管理優勢

C# 提供自動記憶體管理，開發人員無須手動分配與釋放記憶體區塊。這不僅減輕負擔，在大多數情況下還能提升程式碼品質與開發效率，且不犧牲表達能力或效能。

垃圾回收運作示例

以下堆疊實作展示節點物件在不再被參考時自動成為回收目標：

public class Stack {
    private Node first = null;
    public bool Empty => first == null;
    public object Pop() {
        if (first == null) throw new Exception("堆疊為空");
        object temp = first.Value;
        first = first.Next;
        return temp;
    }
    public void Push(object o) {
        first = new Node(o, first);
    }
    private class Node {
        public Node Next;
        public object Value;
        public Node(object value) : this(value, null) {}
        public Node(object value, Node next) { Next = next; Value = value; }
    }
}

當執行 s = null; 後，Stack 及其 10 個 Node 實例皆符合回收條件。回收器可能立即清理，但不保證即時性。

不安全代碼與指標操作

對於需要精確控制或效能微調的場景，C# 提供 unsafe 區塊，允許直接操作指標與物件位址。需使用 fixed 陳述式暫時固定物件，防止回收器移動：

static void WriteLocations(byte[] arr) {
    unsafe {
        fixed (byte* pArray = arr) {
            byte* pElem = pArray;
            for (int i = 0; i < arr.Length; i++) {
                byte value = *pElem;
                Console.WriteLine("arr[{0}] at 0x{1:X} is {2}", i, (uint)pElem, value);
                pElem++;
            }
        }
    }
}

安全性設計： unsafe 代碼必須明確標記，編譯器與執行引擎確保其無法偽裝為安全代碼，僅限受信任環境使用。