.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
如前所述：类是引用类型，而结构是具有所有后果的值类型。
根据经验，框架设计指南建议在以下情况下使用结构而不是类：
它的实例大小小于16字节它逻辑上表示单个值，类似于原始类型（int、double等）它是不可变的它不必经常装箱
从微软在类和结构之间的选择。。。
根据经验，框架中的大多数类型应该是类。然而，在某些情况下值类型的特性使其更适合使用结构。✓ 考虑结构而不是类：如果该类型的实例很小并且通常很短，或者通常嵌入在其他对象中。X避免结构，除非该类型具有以下所有属性特点：它在逻辑上表示单个值，类似于原始类型（int、double等）。它的实例大小小于16字节。它是不可变的。（无法更改）它不必经常装箱。
有一个有趣的“类vs结构”难题案例——当您需要从方法返回几个结果时：选择要使用的结果。如果你知道ValueTuple的故事，你就知道添加ValueTuple（结构）是因为它应该比Tuple（类）更有效。但这在数字上意味着什么？两个测试：一个是具有2个字段的结构/类，另一个是有8个字段的类型/类（维度大于4-从处理器节拍的角度来看，类应该比结构更有效，但当然也应该考虑GC负载）。
P.S.另一个特定案例“stuct or class with collections”的基准是：https://stackoverflow.com/a/45276657/506147
BenchmarkDotNet=v0.10.10, OS=Windows 10 Redstone 2 [1703, Creators Update] (10.0.15063.726)
Processor=Intel Core i5-2500K CPU 3.30GHz (Sandy Bridge), ProcessorCount=4
Frequency=3233540 Hz, Resolution=309.2586 ns, Timer=TSC
.NET Core SDK=2.0.3
[Host] : .NET Core 2.0.3 (Framework 4.6.25815.02), 64bit RyuJIT
Clr : .NET Framework 4.7 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2115.0
Core : .NET Core 2.0.3 (Framework 4.6.25815.02), 64bit RyuJIT
Method | Job | Runtime | Mean | Error | StdDev | Min | Max | Median | Rank | Gen 0 | Allocated |
------------------ |----- |-------- |---------:|----------:|----------:|---------:|---------:|---------:|-----:|-------:|----------:|
TestStructReturn | Clr | Clr | 17.57 ns | 0.1960 ns | 0.1834 ns | 17.25 ns | 17.89 ns | 17.55 ns | 4 | 0.0127 | 40 B |
TestClassReturn | Clr | Clr | 21.93 ns | 0.4554 ns | 0.5244 ns | 21.17 ns | 23.26 ns | 21.86 ns | 5 | 0.0229 | 72 B |
TestStructReturn8 | Clr | Clr | 38.99 ns | 0.8302 ns | 1.4097 ns | 37.36 ns | 42.35 ns | 38.50 ns | 8 | 0.0127 | 40 B |
TestClassReturn8 | Clr | Clr | 23.69 ns | 0.5373 ns | 0.6987 ns | 22.70 ns | 25.24 ns | 23.37 ns | 6 | 0.0305 | 96 B |
TestStructReturn | Core | Core | 12.28 ns | 0.1882 ns | 0.1760 ns | 11.92 ns | 12.57 ns | 12.30 ns | 1 | 0.0127 | 40 B |
TestClassReturn | Core | Core | 15.33 ns | 0.4343 ns | 0.4063 ns | 14.83 ns | 16.44 ns | 15.31 ns | 2 | 0.0229 | 72 B |
TestStructReturn8 | Core | Core | 34.11 ns | 0.7089 ns | 1.4954 ns | 31.52 ns | 36.81 ns | 34.03 ns | 7 | 0.0127 | 40 B |
TestClassReturn8 | Core | Core | 17.04 ns | 0.2299 ns | 0.2150 ns | 16.68 ns | 17.41 ns | 16.98 ns | 3 | 0.0305 | 96 B |
代码测试：
using System;
using System.Text;
using System.Collections.Generic;
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Attributes.Columns;
using BenchmarkDotNet.Attributes.Exporters;
using BenchmarkDotNet.Attributes.Jobs;
using DashboardCode.Routines.Json;
namespace Benchmark
{
//[Config(typeof(MyManualConfig))]
[RankColumn, MinColumn, MaxColumn, StdDevColumn, MedianColumn]
[ClrJob, CoreJob]
[HtmlExporter, MarkdownExporter]
[MemoryDiagnoser]
public class BenchmarkStructOrClass
{
static TestStruct testStruct = new TestStruct();
static TestClass testClass = new TestClass();
static TestStruct8 testStruct8 = new TestStruct8();
static TestClass8 testClass8 = new TestClass8();
[Benchmark]
public void TestStructReturn()
{
testStruct.TestMethod();
}
[Benchmark]
public void TestClassReturn()
{
testClass.TestMethod();
}
[Benchmark]
public void TestStructReturn8()
{
testStruct8.TestMethod();
}
[Benchmark]
public void TestClassReturn8()
{
testClass8.TestMethod();
}
public class TestStruct
{
public int Number = 5;
public struct StructType<T>
{
public T Instance;
public List<string> List;
}
public int TestMethod()
{
var s = Method1(1);
return s.Instance;
}
private StructType<int> Method1(int i)
{
return Method2(++i);
}
private StructType<int> Method2(int i)
{
return Method3(++i);
}
private StructType<int> Method3(int i)
{
return Method4(++i);
}
private StructType<int> Method4(int i)
{
var x = new StructType<int>();
x.List = new List<string>();
x.Instance = ++i;
return x;
}
}
public class TestClass
{
public int Number = 5;
public class ClassType<T>
{
public T Instance;
public List<string> List;
}
public int TestMethod()
{
var s = Method1(1);
return s.Instance;
}
private ClassType<int> Method1(int i)
{
return Method2(++i);
}
private ClassType<int> Method2(int i)
{
return Method3(++i);
}
private ClassType<int> Method3(int i)
{
return Method4(++i);
}
private ClassType<int> Method4(int i)
{
var x = new ClassType<int>();
x.List = new List<string>();
x.Instance = ++i;
return x;
}
}
public class TestStruct8
{
public int Number = 5;
public struct StructType<T>
{
public T Instance1;
public T Instance2;
public T Instance3;
public T Instance4;
public T Instance5;
public T Instance6;
public T Instance7;
public List<string> List;
}
public int TestMethod()
{
var s = Method1(1);
return s.Instance1;
}
private StructType<int> Method1(int i)
{
return Method2(++i);
}
private StructType<int> Method2(int i)
{
return Method3(++i);
}
private StructType<int> Method3(int i)
{
return Method4(++i);
}
private StructType<int> Method4(int i)
{
var x = new StructType<int>();
x.List = new List<string>();
x.Instance1 = ++i;
return x;
}
}
public class TestClass8
{
public int Number = 5;
public class ClassType<T>
{
public T Instance1;
public T Instance2;
public T Instance3;
public T Instance4;
public T Instance5;
public T Instance6;
public T Instance7;
public List<string> List;
}
public int TestMethod()
{
var s = Method1(1);
return s.Instance1;
}
private ClassType<int> Method1(int i)
{
return Method2(++i);
}
private ClassType<int> Method2(int i)
{
return Method3(++i);
}
private ClassType<int> Method3(int i)
{
return Method4(++i);
}
private ClassType<int> Method4(int i)
{
var x = new ClassType<int>();
x.List = new List<string>();
x.Instance1 = ++i;
return x;
}
}
}
}
我♥ 可视化，在这里我创建了一个来展示结构和类之间的基本区别。
以及文本表示，以防万一；）
+--------------------------------------------------+------+----------------------------------------------+
| Struct | | Class |
+--------------------------------------------------+------+----------------------------------------------+
| - 1 per Thread. | | - 1 per application. |
| | | |
| - Holds value types. | | - Holds reference types. |
| | | |
| - Types in the stack are positioned | | - No type ordering (data is fragmented). |
| using the LIFO principle. | | |
| | | |
| - Can't have a default constructor and/or | | - Can have a default constructor |
| finalizer(destructor). | | and/or finalizer. |
| | | |
| - Can be created with or without a new operator. | | - Can be created only with a new operator. |
| | | |
| - Can't derive from the class or struct | VS | - Can have only one base class and/or |
| but can derive from the multiple interfaces. | | derive from multiple interfaces. |
| | | |
| - The data members can't be protected. | | - Data members can be protected. |
| | | |
| - Function members can't be | | - Function members can be |
| virtual or abstract. | | virtual or abstract. |
| | | |
| - Can't have a null value. | | - Can have a null value. |
| | | |
| - During an assignment, the contents are | | - Assignment is happening |
| copied from one variable to another. | | by reference. |
+--------------------------------------------------+------+----------------------------------------------+
有关更多信息，请查看以下内容：
类和结构（官方文档）。在类和结构之间选择（官方文档）。
在.NET中，结构和类声明区分引用类型和值类型。
传递引用类型时，实际存储的只有一个。访问实例的所有代码都在访问同一个实例。
传递值类型时，每个值类型都是副本。所有代码都在自己的副本上运行。
这可以用一个例子来说明：
struct MyStruct
{
string MyProperty { get; set; }
}
void ChangeMyStruct(MyStruct input)
{
input.MyProperty = "new value";
}
...
// Create value type
MyStruct testStruct = new MyStruct { MyProperty = "initial value" };
ChangeMyStruct(testStruct);
// Value of testStruct.MyProperty is still "initial value"
// - the method changed a new copy of the structure.
对于一个班级来说，这将是不同的
class MyClass
{
string MyProperty { get; set; }
}
void ChangeMyClass(MyClass input)
{
input.MyProperty = "new value";
}
...
// Create reference type
MyClass testClass = new MyClass { MyProperty = "initial value" };
ChangeMyClass(testClass);
// Value of testClass.MyProperty is now "new value"
// - the method changed the instance passed.
类可以是空的-引用可以指向空。
结构是实际值-它们可以为空，但决不能为空。因此，结构总是有一个没有参数的默认构造函数——它们需要一个“起始值”。
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