スタックとヒープを “コード＋図” で一気に理解する

2025年7月31日

― SharpLab の Inspect でメモリを覗きながら学ぶ超入門記事 ―

1. 1. このブログでわかること
2. 2. まずは図でざっくりイメージ
3. 3. 実験用コード（SharpLab にコピペ）
- 3.1. 動かし方
4. 4. 出力の読み方
5. 5. スタック vs ヒープ早見表
6. 6. まとめ

1. このブログでわかること

学習ポイント	何ができる？
スタックの正体	関数呼び出しごとにフレームが積まれる様子を図とダンプで確認
ヒープの役割	参照型オブジェクトが倉庫（ヒープ）に置かれ、変数は住所だけ持つことを体験
値型 vs 参照型	int と Person を同じ関数内で扱い、メモリ配置の差を可視化
Boxing	int を object に入れるとヒープに 24 B の箱ができることを確認
デバッグ代替	Inspect.Stack と Inspect.MemoryGraph を“擬似ブレークポイント”として使う方法

2. まずは図でざっくりイメージ

左：スタック
- 呼び出しが深くなるとフレーム（青）が増える
- 高位アドレス → 低位アドレス に向かってポインタが移動
右：ヒープ
- オブジェクトの箱が好きな場所に置かれる
- 変数は“住所メモ”で箱を指す矢印を持つ

この図を念頭に、次のコードを動かしてみましょう。

3. 実験用コード（SharpLab にコピペ）

using SharpLab.Runtime;   // Inspect を使うには必須

class Program
{
    static void Main()             // フレーム #1
    {
        "=== Main フレーム ===".Inspect();   // 見出しだけ
        Inspect.Stack("Frame Dump");         // Main フレーム全体

        Foo();
    }

    static void Foo()              // フレーム #2
    {
        "=== Foo フレーム ===".Inspect();
        Inspect.Stack("Frame Dump");         // Foo 追加後

        Bar();
    }

    static void Bar()              // フレーム #3
    {
        "=== Bar フレーム ===".Inspect();
        Inspect.Stack("Frame Dump");         // Bar 追加後

        int x = 5;                           // 値型 → スタック
        Inspect.Stack(x);                    // x を撮る

        Person p = new Person();             // 参照型 → ヒープ
        Inspect.MemoryGraph(p);              // p とヒープ箱を撮る
    }
}

class Person { }

動かし方

SharpLab (https://sharplab.io) を開く
上記を貼り付け → 右上 Results → Run → Run ▶︎
右ペインに
- ラベル (Inspect: === Main …)
- スタックダンプ（Pointer to System.String … 行など）
- System.Int32 行（x = 5 が載った証拠）
- MemoryGraph 行（p → Person 箱）が順に出る → 図と照合してみる

4. 出力の読み方

出力行	示すもの	図との対応
Inspect: === Main/Foo/Bar ===	ラベル見出し	各フレームの開始点
Pointer to System.String …	ダミー文字列ポインタ	フレームが“１枚増えた”目印
System.Int32 005 …	x = 5 本体がスタックに載る	青ブロック「ローカル変数」行
p: Person ref → Person: Person	スタックの参照とヒープ箱の矢印	ベージュ箱＋矢印部分

ポイント：Inspect.Stack(x) と Inspect.MemoryGraph(p) を“擬似ブレークポイント”として挿入するだけで、メモリのスナップショットが撮れる。

5. スタック vs ヒープ早見表

観点	スタック	ヒープ
管理	LIFO／速い／自動解放	GC が参照確認／確保・回収はコスト高
寿命	関数終了で消える	参照が途切れるまで残る
容量	数 MB／スレッド	プロセス空きメモリ全体
主な用途	値型・引数・小さな一時変数	参照型・大きな配列・boxing 値型