为什么Java/OC不支持在栈上创建对象？

栈上，每个帧的生存周期是函数调用开始到函数返回。但是Java中，对象的生存周期是从创建对象（new）到没有任何引用指向它。换句话说，如果在函数内创建了对象，同时将这个对象的引用传递给其它对象，那么即使这个函数返回了，这个对象仍然活着，但这个函数的帧已经消失了。因为生存周期不同，所以不可能把对象分配在栈上。 Java还要保证所有的引用都必须有效。如果对象在堆上，还可以有垃圾回收保证只要有引用，对象就活着。如果对象建立在栈上，那么只要它所在的帧毁掉了，对象也就消失了。如果这时候还有别的引用指向这个对象，那么那个引用就无效了，因为对象已经消失了。所以，为了保证引用的有效性，也不能在栈上创建对象。

一种折中是：允许在栈上创建对象，但要求所有能够引用这个对象的变量都必须在栈上，而且不能传递出去。这样，所有这些引用的生存周期都严格地位于这个对象的生存周期内，这样也可以保证安全。 （.NET应该是这样设计struct和byref引用参数的，我不是.NET专家，不太了解） 比如： void foo() { A a = new_on_stack A(); // 在栈上创建对象 a.x = ...; bar(a); print(a.y); return; // a的生存期到此为止 } void bar(byref A a) { // 参数是byref，实际上是一个引用 // 知道a在栈上，而且保证a在bar的调用者（或者更深）的帧内。 // 不管在哪里，肯定保证在bar返回之前，参数a一定是有效的。 a.y = a.x + 1; } 这样设计可以允许在栈上分配对象，但是会引来更多的问题。 比如：这样的对象和在堆中的对象，要用不同的方式引用。于是 1. 上面代码中的A能不能在堆上分配？是否既能在栈上分配，又能在堆上分配？ 2. 如果一个函数接受A作为参数（如bar），那么它能够接受栈上的A，还是堆上的A，还是都能接受？也就是说： void bar(byref A a) 和 void bar(A a) 是不是一种函数？ 如何设计一种函数，能够接受各种不同位置的A？ 起码如果能接受堆上的A，就必须要让垃圾回收器知道这个函数还引用着这个参数，不要把它毁掉。 如果一个函数传入了一个栈上的A，你能不能把它再传个一个接受堆上的A的函数？ 具体地说： void baz(A a) { ... } void bar(byref A a) { baz(a); //这样到底行不行？ } 所以，在堆上分配对象会引来各种问题。如果限制不能在堆上分配，可以避免这些问题，当然，你不总是希望这样。

另一方面，现代的编译器都会对局部变量进行优化。一种常用的策略是SSA（Static Single Assignment）。思想是要求所有的局部变量都只能在一个地方赋值，类似于Java的final变量。这种表示方法很容易看出变量之间的依赖关系，也很容易找出未使用的变量。而且还可以优化，使得变量不一定在内存里（也就是说，甚至不一定在栈上分配），而是直接保存在寄存器里。 但是，如果一个对象被“分配在栈上”，那么就强迫它占用内存空间，这样对于这个对象的运算就不能用一般SSA表示，而是每次读写都要看成一次“读”或“写”操作，强迫SSA表示法将其看作“存储器”和“读写动作”而不是“量”和“运算关系”，这样很多优化就无法进行。起码这样的对象是无法放到寄存器中的。这样，首先速度会受到影响。 如果不允许有引用或者指针指向栈上的内容，那么所有的程序都可以用纯粹的SSA来表示；但是一旦允许，就必须加上alloca这个机制（alloca类似于malloc，就是在栈上分配一定大小的内存，返回其指针；但是在函数返回的时候就解除分配），而且对alloca出来的内存也要像所有的指针、引用操作一样进行内存读写。紧接着一个问题就是如何保证指针的有效性（上文已说）。另一个问题就是内存读写在多处理机环境下的行为，比如：一开始a=b=0。一个线程先写了a=1,后写了b=2；另一个线程如果看到了b=2，是否它一定也看到了a=1？甚至第一个线程写了a和b之后，第二个线程到底能不能看到a和b的值变了？如果不一定，那么可以更灵活地优化性能，但是用什么来保证线程间的同步？如果一定要能看到，那么线程间可以可靠地传递数据，但是会不会引来性能上的损失（如CPU缓存之间的同步）？（参考Java的volatile）

CLI风格的栈对象不是真正在运行栈中做分配的~而是通过gcnew放入托管堆中的（这也就是为什么能实现跨平台的内存管理机制，否则WP上的C++也就不再具有安全性了） 举例来说： // MyClass a; MyClass b = gcnew MyClass; 这两条CLI语句在MyClass没有定制析构器的情况下编译出的IL代码是完全相同的！（第一条代码看上去像是从栈中分配出的空间，但实际则是由托管堆来进行管理的）。 另外指出的生命周期问题是要看你是否做了析构器实现~例如： // ref class MyClass { public: MyClass(){} // ~MyClass() {} static MyClass^ getInstance() { MyClass ret; return %ret; } } 这里，如果不定义析构器的话，MyClass::getInstance()所返回的对象是可以指向可用内存的！但如果定义了析构器的话，内存则会被Dispose掉！ 【 在 nuanyangyang 的大作中提到: 】 : 一种折中是：允许在栈上创建对象，但要求所有能够引用这个对象的变量都必须在栈上，而且不能传递出去。这样，所有这些引用的生存周期都严格地位于这个对象的生存周期内，这样也可以保证安全。 : （.NET应该是这样设计struct和byref引用参数的，我不是.NET专家，不太了解） : 比如： : ...................

那么struct呢？ 【 在 tonyjansan 的大作中提到: 】 : CLI风格的栈对象不是真正在运行栈中做分配的~而是通过gcnew放入托管堆中的（这也就是为什么能实现跨平台的内存管理机制，否则WP上的C++也就不再具有安全性了） : 举例来说： : [code=c] : ...................

struct在CX中要看定义形式：value struct还是ref struct（枚举类似）。 【 在 nuanyangyang 的大作中提到: 】 : 那么struct呢？ :

感谢大家的讨论。 但实际上，我想问的是为什么设计如此，而不是有了这样的设计之后，为什么不能创建。 “因为生存周期不同，所以不可能把对象分配在栈上。” 生命周期不同，是因为语言设计如此。 C/C++也有局部变量，把局部变量传出去，也是会有错误的。但那是程序员的事。让不让创建，则是语言的本意。 java如果允许栈上分配对象，如果传出去了，就认为是空引用，不也可以么？ 就好比C++为什么不支持反射。这是一个设计思想的问题，而不是一个实现上的问题。 我想知道java的设计者，基于何种考虑，不支持在栈上创建对象？ 【 在 nuanyangyang 的大作中提到: 】 : 栈上，每个帧的生存周期是函数调用开始到函数返回。但是Java中，对象的生存周期是从创建对象（new）到没有任何引用指向它。换句话说，如果在函数内创建了对象，同时将这个对象的引用传递给其它对象，那么即使这个函数返回了，这个对象仍然活着，但这个函数的帧已经消失了。因为生存周期不同，所以不可能把对象分配在栈上。 : Java还要保证所有的引用都必须有效。如果对象在堆上，还可以有垃圾回收保证只要有引用，对象就活着。如果对象建立在栈上，那么只要它所在的帧毁掉了，对象也就消失了。如果这时候还有别的引用指向这个对象，那么那个引用就无效了，因为对象已经消失了。所以，为了保证引用的有效性，也不能在栈上创建对象。 :

【 在 never115 的大作中提到: 】 : 如果传出去了，就认为是空引用 这个为什么可以？我觉得不可以啊。

【 在 never115 的大作中提到: 】 : 感谢大家的讨论。 : 但实际上，我想问的是为什么设计如此，而不是有了这样的设计之后，为什么不能创建。 : “因为生存周期不同，所以不可能把对象分配在栈上。” : ................... 生命周期，是语言设计的一部分；引用安全，也是语言设计的一部分。 但明显两者是冲突的：作用域是明确的生命周期；而引用安全，则必须延长这个生命周期。 如果两者相互冲突，那么就必须有取舍的。所以，要么不能把对象放在栈上（偏重引用安全），要么放弃引用安全（像C++那样得到词法生命周期），要么栈上的对象不能被引用（牺牲一致性来获得两者）。面面俱到，在语言设计阶段也是不可能的，更不用说实现中会有更多的限制因素。