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C# 中 Struct 和 Class 的区别总结

开发技术 开发技术 4天前 13次浏览

翻译自 Manju lata Yadav 2019年6月2日 的博文 《Difference Between Struct And Class In C#》,补充了一些内容和示例。

结构体(struct)是类(class)的轻量级版本。结构体是值类型,可用于创建行为类似于内置类型的对象。

比较

结构体和类共享许多特性,但与类相比有以下局限性。

  • 结构体不能有默认构造函数(无参构造函数)或析构函数,构造函数中必须给所有字段赋值。

    public struct Coords
    {
        public double x;
        public double y;
    
        public Coords() //错误,不允许无参构造函数
        {
            this.x = 3;
            this.y = 4;
        }
        
        public Coords(double x) //错误,构造函数中必须给所有字段赋值
        {
            this.x = x;
        }
        
        public Coords(double x) //这个是正确的
        {
            this.x = x;
            this.y = 4;
        }
    
        public Coords(double x, double y) //这个是正确的
        {
            this.x = x;
            this.y = y;
        }
    }
    
  • 结构体是值类型,在赋值时进行复制。

  • 结构体是值类型,而类是引用类型。

  • 结构体可以在不使用 new 操作符的情况下实例化。
    例如:

    public struct Coords
    {
        public double x;
        public double y;
    }
    
    static void Main()
    {
        Coords p;
        p.x = 3;
        p.y = 4;
        Console.WriteLine($"({p.x}, {p.y})");  // 输出: (3, 4)
    }
    
  • 结构体不能继承于另一个结构体或者类,类也不能继承结构体。所有结构体都直接继承于抽象类 System.ValueTypeSystem.ValueType 又继承于 System.Object

  • 结构体不能是基类,因此,结构体不能是 abstract 的,且总是隐式密封的(sealed)。

  • 不允许对结构体使用抽象(abstract)和密封(sealed)修饰符,也不允许对结构体成员使用 protectedprotected internal 修饰符。

  • 结构体中的函数成员不能是抽象的(abstract)或虚的(virtual),重写(override)修饰符只允许重写从 System.ValueType 继承的方法。

  • 结构体中不允许实例属性或字段包含初始值设定项。但是,结构体允许静态属性或字段包含初始值设定项。
    例如:

    public struct Coords
    {
        public double x = 4; //错误, 结构体中初始化器不允许实例字段设定初始值
        public static double y = 5; // 正确
        public static double z { get; set; } = 6; // 正确
    }
    
  • 结构体可以实现接口。

  • 结构体可以用作 nullable type(即:Nullable<T> 中的 T),对其赋值 null 值,参考【Nullable<T> Struct

什么时候使用结构体或类?

要回答这个问题,我们应该很好地理解它们的差异。

序号 结构体(struct 类(class)
1 结构体是值类型,可以在栈(stack)上分配,也可以在包含类型中内联分配。 类是引用类型,在堆(heap)上分配并垃圾回收。
2 值类型的分配和释放通常比引用类型的分配和释放更节约成本。 大的引用类型的赋值比大的值类型的赋值成本更低。
3 在结构体中,每个变量都包含自己的数据副本(refout 参数变量除外),对一个变量的操作不会影响另一个变量。 在类中,两个变量可以包含同一对象的引用,对一个变量的任何操作都会影响另一个变量。

这样,结构体(struct)只能在确定以下情形时使用:

  • 它在逻辑上表示单个值,比如基本类型(int, double,等等)。
  • 它是不可变的(immutable)。
  • 它不会频繁地装箱和拆箱。

在所有其他情形,应该将类型定义为类(class)。

结构体示例:

struct Location
{
    public int x, y;
    public Location(int x, int y)
    {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
}

static void Main()
{
    Location a = new Location(20, 20);
    Location b = a;
    a.x = 100;
    Console.WriteLine(b.x);
}

输出将是 20。“b” 的值是 “a” 的副本,因此 “b” 不受 “a.x” 更改的影响。但是在类中,输出将是 100,因为变量 “a” 和 “b” 引用同一个对象。


以下为译者补充

结构体实例与类实例

结构体实例的内存在栈(stack)上进行分配,所占用的内存随声明它的类型或方法一起回收。 这就是在赋值时要复制结构体的一个原因。 相比之下,类实例的内存在堆(heap)上进行分配,当对类实例的所有引用都超出范围时,为该类实例分配的内存将由公共语言运行时自动回收(垃圾回收)。

结构体实例的值相等性

两个结构体实例的比较是基于值的比较,而类实例的比较则是对其引用的比较。

若要确定两个结构体实例中的实例字段是否具有相同的值,可使用 ValueType.Equals 方法。 由于所有结构体都隐式继承于 System.ValueType,因此可以直接在其对象上调用该方法,如以下示例所示:

public struct Person
{
    public string Name;
    public int Age;
    public Person(string name, int age)
    {
        Name = name;
        Age = age;
    }
}

static void Main()
{
    Person p1 = new Person("技术译站", 100);
    Person p2;
    p2.Name = "技术译站";
    p2.Age = 100;

    if (p2.Equals(p1))
        Console.WriteLine("p2 和 p1 有相同的值。");

    Console.ReadKey();
}
// 输出: p2 和 p1 有相同的值。

System.ValueTypeEquals 是使用反射实现的,因为它必须能够确定任何结构体中有哪些字段。 在创建自己的结构体时,重写 Equals 方法可以提供特定于你的类型的高效求等算法

“基于值的相等”这一点和 C# 9.0 中新增的记录(record) 类型具有相似之处,想了解 C# 9.0 可以查看:欢迎来到 C# 9.0。

作者 : Manju lata Yadav
译者 : 技术译民
出品 : 技术译站
链接 : 英文原文


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