结构体

有时候我们仅需要一个小的数据结构,类提供的功能多于我们需要的功能;考虑到性能原因,最好使用结构体。

结构体是值类型,存储在栈中或存储为内联(如果结构体是存储在堆中的另一个对象的一部分)。

例如类class:

public class Dimensions
{
    public Dimensions(double length, double width)
    {
        Length = length;
        Width = width;
    }
    public double Length { get; set; }
    public double Width { get; set; }
}

可以使用结构体struct替换:

public struct Dimensions
{
    public Dimensions(double length, double width)
    {
        Length = length;
        Width = width;
    }
    public double Length { get; set; }
    public double Width { get; set; }
}

也可以为结构体struct创建函数,和给类创建函数完全相同:

public struct Dimensions
{
    public Dimensions(double length, double width)
    {
        Length = length;
        Width = width;
    }
    public double Length { get; set; }
    public double Width { get; set; }
    public double Diagonal => Math.Sqrt(Length * Length + Width * Width);
}

结构体初始化

结构体是值类型,但在使用时的语法和类基本一模一样。例如对于上面定义的类或结构体,均可使用代码:

Dimensions point = new Dimensions(3, 6);

注意:

因为结构体是值类型,所以new运算符与类和其他引用类型的工作方式不同。

用于结构体struct的new运算符并不分配堆中的内存,而是只调用相应的构造函数,根据传送给它的参数,初始化所有字段。

对于结构,变量声明实际上是韦整个结构在栈中分配空间。例如用如下语法(如果是类的话,就会编译错误):

Dimensions point; //直接省略new
point.Length = 3;
point.Width = 6;

结构体遵循其他数据类型都遵守的规则:在使用前所有元素都必须进行初始化。

结构体的初始化方法:

  • 使用new运算符

  • 给所有的字段直接赋值

结构体性能影响

  • 为结构体分配内存时,速度非常快,因为它们将内联或者保存在栈中。结构体超出作用域被删除时,速度也很快,不需要等待垃圾收集。

  • 如果把结构体作为参数来传递,或者把一个结构体赋值给另一个结构体,结构体的所有内容就会被复制;这样就会有性能损失。这也是为什么结构体主要用于小的数据结构。

  • 把结构体作为参数传递给方法时,应该把它作为ref参数传递 - 此时只传递了结构体在内存中地址。

只读结构体

C#7.2开始,readonly修饰符可以应用于结构体struct,因此编译器保证结构体的不变性。

public readonly struct Dimensions
{
    public Dimensions(double length, double width)
    {
        Length = length;
        Width = width;
    }
    public double Length { get; }
    public double Width { get; }
    public double Diagonal => Math.Sqrt(Length * Length + Width * Width);
}

对于readonly修饰符,如果在创建对象后类型更改了字段或属性,编译器就会报错。

使用readonly编译器可以生成优化的代码,使其在传递结构体时不会复制结构体的内容;

相反,编译器使用引用,因为它永远不会改变。

注意:上面readonly结构体的属性是只读的,只有get;如果有set的话,编译会报错:

error CS8341: Auto-implemented instance properties in readonly structs must be readonly.