C# 中 Struct 和 Class 的区别总结

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.ValueType，System.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 protected 或 protected 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（ref 和 out 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。

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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.ValueType 的 Equals 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