.NET中的结构和类有什么区别?


当前回答

除了其他答案之外,还有一个基本的区别值得注意,那就是数据如何存储在数组中,因为这会对性能产生重大影响。

对于结构,数组包含结构的实例对于类,数组包含指向内存中其他位置的类实例的指针

因此,内存中的结构数组如下所示

[结构][结构]〔结构〕〔结构〕

而类数组看起来像这样

指针

对于一个类数组,您感兴趣的值不会存储在数组中,而是存储在内存的其他位置。

对于绝大多数应用程序来说,这种差异并不重要,但是,在高性能代码中,这将影响内存中数据的位置,并对CPU缓存的性能产生很大影响。在可以/应该使用结构的情况下使用类将大大增加CPU上的缓存未命中数。

现代CPU做的最慢的事情不是处理数字,而是从内存中提取数据,一级缓存命中速度比从RAM读取数据快很多倍。

下面是一些可以测试的代码。在我的机器上,遍历类数组所需的时间大约是结构数组的3倍。

    private struct PerformanceStruct
    {
        public int i1;
        public int i2;
    }

    private class PerformanceClass
    {
        public int i1;
        public int i2;
    }

    private static void DoTest()
    {
        var structArray = new PerformanceStruct[100000000];
        var classArray = new PerformanceClass[structArray.Length];

        for (var i = 0; i < structArray.Length; i++)
        {
            structArray[i] = new PerformanceStruct();
            classArray[i] = new PerformanceClass();
        }

        long total = 0;
        var sw = new Stopwatch();
        sw.Start();
        for (var loops = 0; loops < 100; loops++)
        for (var i = 0; i < structArray.Length; i++)
        {
            total += structArray[i].i1 + structArray[i].i2;
        }

        sw.Stop();
        Console.WriteLine($"Struct Time: {sw.ElapsedMilliseconds}");
        sw = new Stopwatch();
        sw.Start();
        for (var loops = 0; loops < 100; loops++)
        for (var i = 0; i < classArray.Length; i++)
        {
            total += classArray[i].i1 + classArray[i].i2;
        }

        Console.WriteLine($"Class Time: {sw.ElapsedMilliseconds}");
    }

其他回答

类的实例存储在托管堆上。“包含”实例的所有变量都只是对堆上实例的引用。将对象传递给方法会导致传递引用的副本,而不是对象本身。

结构(从技术上讲,值类型)存储在使用它们的任何地方,很像原始类型。运行时可以随时复制内容,而无需调用自定义的复制构造函数。将值类型传递给方法涉及复制整个值,同样无需调用任何自定义代码。

C++/CLI名称使这种区别更加明显:“ref class”是第一个类,“value class”是第二个类。C#使用的关键字“class”和“struct”只是必须学习的东西。

在.NET中,有两类类型,引用类型和值类型。

结构是值类型,类是引用类型。

一般的区别是,引用类型存在于堆中,值类型存在于内联中,也就是说,在定义变量或字段的任何位置。

包含值类型的变量包含整个值类型值。对于结构,这意味着变量包含整个结构及其所有字段。

包含引用类型的变量包含指针,或对内存中实际值所在位置的引用。

首先,这有一个好处:

值类型始终包含值引用类型可以包含空引用,这意味着它们此刻根本不引用任何内容

在内部,引用类型被实现为指针,并且知道变量赋值是如何工作的,还有其他行为模式:

将值类型变量的内容复制到另一个变量中,将整个内容复制到新变量中,使这两个变量不同。换句话说,复制后,对其中一个的更改不会影响另一个将一个引用类型变量的内容复制到另一个变量中,就会复制引用,这意味着现在有两个引用指向实际数据的同一个存储位置。换句话说,在复制之后,更改一个引用中的数据似乎也会影响另一个引用,但这只是因为您实际上只是在两个地方查看相同的数据

当您声明变量或字段时,以下是两种类型的区别:

变量:值类型位于堆栈上,引用类型位于堆栈中,作为指向堆内存中实际内存所在位置的指针(请注意EricLipperts系列文章:堆栈是一个实现细节)类/结构字段:值类型完全位于类型内部,引用类型位于类型内部作为指向堆内存中实际内存所在位置的指针。

除了其他答案之外,还有一个基本的区别值得注意,那就是数据如何存储在数组中,因为这会对性能产生重大影响。

对于结构,数组包含结构的实例对于类,数组包含指向内存中其他位置的类实例的指针

因此,内存中的结构数组如下所示

[结构][结构]〔结构〕〔结构〕

而类数组看起来像这样

指针

对于一个类数组,您感兴趣的值不会存储在数组中,而是存储在内存的其他位置。

对于绝大多数应用程序来说,这种差异并不重要,但是,在高性能代码中,这将影响内存中数据的位置,并对CPU缓存的性能产生很大影响。在可以/应该使用结构的情况下使用类将大大增加CPU上的缓存未命中数。

现代CPU做的最慢的事情不是处理数字,而是从内存中提取数据,一级缓存命中速度比从RAM读取数据快很多倍。

下面是一些可以测试的代码。在我的机器上,遍历类数组所需的时间大约是结构数组的3倍。

    private struct PerformanceStruct
    {
        public int i1;
        public int i2;
    }

    private class PerformanceClass
    {
        public int i1;
        public int i2;
    }

    private static void DoTest()
    {
        var structArray = new PerformanceStruct[100000000];
        var classArray = new PerformanceClass[structArray.Length];

        for (var i = 0; i < structArray.Length; i++)
        {
            structArray[i] = new PerformanceStruct();
            classArray[i] = new PerformanceClass();
        }

        long total = 0;
        var sw = new Stopwatch();
        sw.Start();
        for (var loops = 0; loops < 100; loops++)
        for (var i = 0; i < structArray.Length; i++)
        {
            total += structArray[i].i1 + structArray[i].i2;
        }

        sw.Stop();
        Console.WriteLine($"Struct Time: {sw.ElapsedMilliseconds}");
        sw = new Stopwatch();
        sw.Start();
        for (var loops = 0; loops < 100; loops++)
        for (var i = 0; i < classArray.Length; i++)
        {
            total += classArray[i].i1 + classArray[i].i2;
        }

        Console.WriteLine($"Class Time: {sw.ElapsedMilliseconds}");
    }

每个项目的简短摘要:

仅限班级:

可以支持继承是引用(指针)类型引用不能为空每个新实例的内存开销

仅结构:

无法支持继承是值类型按值传递(如整数)不能有空引用(除非使用了Nullable)每个新实例没有内存开销-除非“装箱”

类和结构:

复合数据类型通常用于包含一些具有某种逻辑关系的变量吗可以包含方法和事件可以支持接口

除了其他答案中描述的所有差异外:

结构不能具有显式无参数构造函数,而类可以结构不能有析构函数,而类可以结构不能从其他结构或类继承,而类可以从其他类继承。(结构和类都可以从接口实现。)

如果您正在观看一段视频,解释所有的差异,您可以查看第29部分-C#教程-C#中类和结构之间的差异。