.NET 托管物件記憶體模型深度解析：實例建立位置、堆結構與引用追蹤

一、實值型別實例建立位置

CLR 依情境以兩種方式配置實值型別實例：

1. 區域變數：方法區域變數 → 執行緒堆疊。
2. 類別欄位：作為參考型別實例的成員 → 隨宿主物件在 GC 堆 上配置。

public class Test1 {
    private int i; // (2) 欄位：隨 Test1 實例在 GC Heap 配置
    public Test1() {
        byte b = 0; // (1) 區域變數：在執行緒堆疊配置
    }
}

二、參考型別實例建立位置

依物件大小分流：

1. 小物件 (< 85,000 bytes) → GC Heap（GC 會壓縮整理）。
2. 大物件 (≥ 85,000 bytes) → LOH (Large Object Heap)（不壓縮，僅標記清除）。

public class Test2 {
    private int[] intArr;
    public Test2() {
        object o = new Object();           // 參考 o 在堆疊，實例在 GC Heap
        intArr = new int[21250];           // 21250 * 4 bytes = 85,000 bytes → LOH
    }
}

三、托管物件被引用的七種途徑

1. GC Heap 物件欄位持有（如 Test2.intArr）
2. 執行緒堆疊區域變數持有（如 object o）
3. LOH 物件欄位持有
4. Handle Table：P/Invoke、COM 互操作、釘選
5. 暫存器：this 指標、fastcall 傳遞參數（ECX/EDX）
6. Finalizer Queue：擁有完成項的物件
7. 型別 HandleTable：弱引用，物件建立時自動登記

示意圖：

四、托管物件記憶體結構

物件參考指向 Object Header (4 bytes) 之後：

• SyncBlock Index：指向 SyncTableEntry，含鎖、雜湊碼、AppDomain 索引等。未使用時為 0；lock(obj) 或 GetHashCode() 觸發配置。
• TypeHandle (4 bytes)：指向 MethodTable（類似 C++ vtable 但更複雜）。
• 實例欄位：依 StructLayoutAttribute(LayoutKind.Auto) 自動排序以節省空間，順序不一定與宣告順序相同。

同步區塊生命週期範例

Object obj = new Object(); // syncblk = 0
lock(obj) { /* ... */ }    // CLR 建立 SyncBlock，更新 Object Header
obj.GetHashCode();         // 同步區塊記錄雜湊碼

來源

原文出處：https://happyhippy.cnblogs.com/