C#中的结构体与类的区别（转载）

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经常听到有朋友在讨论C#中的结构与类有什么区别.正好这几日闲来无事,自己总结一下,希望大家指点.

1. 首先是语法定义上的区别啦,这个就不用多说了.定义类使用关键字class 定义结构使用关键字struct.在语法上其实类和结构有着很多相似的地方.
定义类的语法

class Person
{
private string name;
private int age; public void SayHi()
{
Console.WriteLine("Hello,My Name is "+this.name+",My Age is "+this.age);
}
}

定义结构的语法.

struct Rectangle
{
private int width;
private int height; public int GetArea()
{
return this.width * height;
}
}

从语法上来看.它们的语法都大同小异,类里面的成员几乎都可以定义在结构体中,但是析构函数除外.这是为什么呢?后面解答.

2. 虽然我们说它们的语法极其相似,但是它们在语法还是有几点区别的.
a.在结构体中可以声明字段,但是声明字段的时候是不能给初始值的.所以当我们试图这样写代码的时候,C#编译器在将源代码编译成程序集的是会提示语法错误.

我们知道如果我们在类中声明1个字段的同时给这个字段赋初始值,这样是可以滴,就像下面这样.

class Person
{
private string name ="jack";
}

但是如果像下面这样确实不行滴.声明完1个字段，再为这个字段赋值,就像下面这样.

class Person
{
private string name;
name="jack";
}

所以我们说,在类下面只能直接定义类的成员,只能定义. 比如定义成员字段,属性方法构造函数等等.上面那样的代码name="jack"这样的代码我们称之为“执行代码”,意思就是说这些代码只有在被执行的时候才会有效果.而你试想一下,那么这些代码什么时候被执行呢? 创建类的对象的时候? 那还用得着构造函数吗? 经常看到一些初学者在类的下面直接写这样代码.

但是又有人会说了.诶, 那么为什么在声明类的字段的时候可以赋值呢?赋值表达式也是1个执行代码啊?为什么这样就不报错呢?给你看看下面的代码你就会知道其中的真相了.

当我们使用C#编译器将这段代码编译为程序集的时候,看看微软为我们生成的代码吧.

展开构造函数,看看这里面有什么蹊跷吧！

是的,C#编译器在编译的时候,如果我们声明字段的时候为字段赋值,那么为字段赋值的代码C#编译器在编译的时候会将赋值的代码放到构造函数中去,其实严格意义上来说,类的字段也是不能有初始值的.只不过微软在背后帮我们做了点事情,我们不知道而已.
所以,不管在类和结构中,执行代码一定要写在方法中.不能直接写在结构或者类的下面.因为当执行代码写在方法中了,那么这些执行代码的执行时机才可以确定,就是这个方法被调用的时候了.
从上面的内容,我们可以看出.其实从本质上来说,类和结构的字段都是不能有初始值的.只不过微软在语法上允许我们在定义类的字段的时候为其赋值.但是背后微软其实是把赋值的执行代码放到构造函数中去执行的. 而结构体微软却不帮我们这样做.至于这其中是什么原因.查了些资料,也看了园子里其他博友的文章,感觉都不能说服我,但是自己也想不出1个确切的理由微软为什么要这样做.那就先放着吧,希望参透其中原理的童鞋能指点.

b. 关于构造函数.
    首先,关于隐式构造函数.我们知道,在1个类中如果我们没有为类写任意的构造函数,那么C#编译器在编译的时候会自动的为这个类生成1个无参数的构造函数.我们将这个构造函数称之为隐式构造函数但是一旦我们为这个类写了任意的1个构造函数的时候,这个隐式的构造函数就不会自动生成了.
    在结构中,就不是这样了,在结构中隐式的构造函数无论如何都存在.看看代码吧.
    在下面的代码中我们为结构体写了1个带参数的构造函数.如下.

我们使用new关键字来创建结构体对象,我们发现调用构造函数的时候,提示是有两个构造函数的.多了1个无参数的构造函数.

那么我们再想,能不能手动的写1个无参数的构造函数呢?我们怀着无比激动的心情,试一下.

结果是华丽丽的报错了.所以我们得出结论. 隐式的无参数的构造函数在结构中无论如何都是存在的,所以程序员不能手动的为结构添加1个无参数的构造函数.
关于构造函数当然还不仅仅如此.我们知道在类的构造函数中我们可以写一些任意的代码(前提是符合C#语法啦),在结构体的构造函数中虽然也可以写任意的代码.但是C#语法规定在结构体的构造函数中,必须要为结构体的所有字段赋值.看看下面的代码吧.

啊哦.....报错了.....
我们也知道,在结构中还可以定义属性,所以有童鞋就这样写啦.看下面代码.

这个错误,仍然提示我们在构造函数中没有为所有的字段赋值,这是很多童鞋遇到的问题,诶,不是要在构造函数中为所有的字段赋值么?我现在赋值了啊。为什么还是提示没有赋值呢? 我们在构造函数中为属性赋值而属性又为字段赋值,为什么这样就不行呢? 原因很简单.因为语法要求我们为所有的字段赋值,虽然这里我们看得出来为属性赋值其实属性再把值赋值给字段, 我们说属性是对字段的操作,但是一定是这样的吗?我们完全可以在属性的set块里面什么都不写,如果什么都不写,那么属性还是在操作字段吗? 所以属性不一定是在操作字段的,在结构体的构造函数中我们为属性赋值,不认为是在对字段赋值,所以我们在构造函数中要直接为字段赋值.

但是我们可以在结构体的构造函数中为自动属性赋值，如下所示：

/// <summary>
/// 结构体Rectangle
/// </summary>
struct Rectangle
{
/// <summary>
/// 在结构体Rectangle中声明自动属性Width
/// </summary>
public int Width { get; set; } /// <summary>
/// 在结构体Rectangle中声明自动属性Height
/// </summary>
public int Height { get; set; } /// <summary>
/// 结构体构造函数中可以为自动属性Width、Height直接赋值
/// </summary>
public Rectangle(int width, int height)
{
Width = width;
Height = height;
}
}

c.创建结构体对象的方式.
创建结构体对象可以不使用new关键字.直接声明1个变量就可以.但是这样的话,结构体对象中的字段是没有初始值的,所以在使用字段之前必须要为这个字段赋值.

原因很简单.因为声明的时候就不能给初始值,虽然构造函数中为对象的字段赋值，但是此种方式创建结构体对象,没有调用构造函数,所以必须要程序员在使用之前手动赋值。下面这样就可以了.

另外1种创建结构体对象的方式和类一样,使用new关键字来创建,与不使用new关键字创建不同的是,通过使用new关键字创建结构体对象后,这个结构体对象的字段就已经有值了.原因不难理解,new关键字调用了构造函数,而结构体构造函数要求必须要为所有的字段赋值.

所以,我们不难猜出.结构体的无参数的构造函数做了什么事情,在无参数的构造函数中为所有的字段赋值,值类型的字段赋值0,给引用类型的字段赋值null.

如果要使用结构体的自动属性，必须使用new关键字创建结构体，例如像下面这样不使用new关键字创建结构体Rectangle，然后直接给Rectangle的自动属性Height和Width赋值是不行的

只有用new关键字先创建结构体Rectangle，才能使用其自动属性Height和Width

d. 结构体不能从另外1个结构或者类继承,但是可以实现接口（但是要注意，把结构体当成接口会隐式地发生装箱操作）.特殊的是.虽然结构不能从别的类或者结构继承,但是所有的结构都默认从ValueType类继承,ValueType类再从Object类继承.所以结构体对象仍然拥有超类Object的成员.看看下面的微软生成的代码就知道了.

3. 它们之间最大的区别是结构体是值类型类是引用类型.
结构体是值类型,当其作为1个局部变量的时候,变量是存储在栈空间中的,其对象的字段直接存储在这个变量中的.就像下面这样.

与引用类型的类不一样,引用类型的变量中存储的是对象在堆空间中的地址,所以当我们传递1个引用类型的变量的时候,其实传递的是变量的值(对象的地址) 传递完以后对变量的修改会影响到另外1个变量指向的对象的值.

上面说了结构体是值类型，那么对结构体进行赋值，实际上是相当于对结构体做了浅复制，例如下面例子中用rectangle1给rectangle2赋值的时候，就相当于rectangle1内部调用了Object类的MemberwiseClone()方法做了浅复制

class Info
{
public int number;
}/// <summary>
/// 结构体Rectangle
/// </summary>
struct Rectangle
{
/// <summary>
/// 在结构体Rectangle中声明自动属性Width
/// </summary>
public int Width { get; set; } /// <summary>
/// 在结构体Rectangle中声明自动属性Height
/// </summary>
public int Height { get; set; } /// <summary>
/// 结构体构造函数中可以为自动属性Width、Height直接赋值
/// </summary>
public Rectangle(int width, int height, Info info)
{
Width = width;
Height = height;
this.info = info;
} public Info info;
}class Program
{
public static void Main()
{
Rectangle rectangle1 = new Rectangle()
{
Width = ,
Height = ,
info = new Info() { number = }
}; Rectangle rectangle2 = rectangle1;//相当于rectangle1内部调用了Object类的MemberwiseClone()方法做了浅复制
rectangle1.Width = ;
rectangle1.Height = ;
rectangle1.info.number = ; Console.WriteLine($"rectangle1 width:{rectangle1.Width}, height:{rectangle1.Height}, info:{rectangle1.info.number}");
Console.WriteLine($"rectangle2 width:{rectangle2.Width}, height:{rectangle2.Height}, info:{rectangle2.info.number}"); Console.Read();
}
}

上面代码输出结果如下：

4. 最后谈一下什么时候使用结构,什么使用类.
我们知道,结构存储在栈中,而栈有1个特点,就是空间较小,但是访问速度较快,堆空间较大,但是访问速度相对较慢.所以当我们描述1个轻量级对象的时候,可以将其定义为结构来提高效率.比如点,矩形，颜色,这些对象是轻量级的对象,因为描述他们,只需要少量的字段。当描述1个重量级对象的时候，我们知道类的对象是存储在堆空间中的,我们就将重量级对象定义为类. 他们都表示可以包含数据成员和函数成员的数据结构。与类不同的是，结构是值类型并且不需要堆分配。结构类型的变量直接包含结构的数据，而类类型的变量包含对数据的引用（该变量称为对象）。 struct 类型适合表示如点、矩形和颜色这样的轻量对象。尽管可能将一个点表示为类，但结构在某些方案中更有效。在一些情况下，结构的成本较低。例如，如果声明一个含有 1000 个点对象的数组，则将为引用每个对象分配附加的内存。所以结构适合表示1个轻量级对象.

基于另外1个理由我也会使用结构. 我们在变量传值的时候,我就是希望传递对象的拷贝,而不是对象的引用地址,那么这个时候也可以使用结构了.

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