.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

除了访问说明符的基本区别,以及上面提到的几个区别之外,我还想添加一些主要区别,包括上面提到的一些区别,以及带有输出的代码示例,这将提供对引用和值的更清晰的了解

结构:

是值类型,不需要堆分配。内存分配不同,存储在堆栈中适用于小型数据结构影响性能,当我们将值传递给方法时,我们会传递整个数据结构,所有数据都传递给堆栈。构造函数只返回结构值本身(通常在堆栈上的临时位置),然后根据需要复制该值每个变量都有自己的数据副本,其中一个变量的操作不可能影响另一个变量。不支持用户指定的继承,它们隐式继承自类型对象

类别:

参考类型值存储在堆中存储对动态分配对象的引用构造函数是用new运算符调用的,但它不会在堆上分配内存多个变量可以引用同一对象对一个变量的操作可能会影响另一个变量引用的对象

代码示例

    static void Main(string[] args)
    {
        //Struct
        myStruct objStruct = new myStruct();
        objStruct.x = 10;
        Console.WriteLine("Initial value of Struct Object is: " + objStruct.x);
        Console.WriteLine();
        methodStruct(objStruct);
        Console.WriteLine();
        Console.WriteLine("After Method call value of Struct Object is: " + objStruct.x);
        Console.WriteLine();

        //Class
        myClass objClass = new myClass(10);
        Console.WriteLine("Initial value of Class Object is: " + objClass.x);
        Console.WriteLine();
        methodClass(objClass);
        Console.WriteLine();
        Console.WriteLine("After Method call value of Class Object is: " + objClass.x);
        Console.Read();
    }
    static void methodStruct(myStruct newStruct)
    {
        newStruct.x = 20;
        Console.WriteLine("Inside Struct Method");
        Console.WriteLine("Inside Method value of Struct Object is: " + newStruct.x);
    }
    static void methodClass(myClass newClass)
    {
        newClass.x = 20;
        Console.WriteLine("Inside Class Method");
        Console.WriteLine("Inside Method value of Class Object is: " + newClass.x);
    }
    public struct myStruct
    {
        public int x;
        public myStruct(int xCons)
        {
            this.x = xCons;
        }
    }
    public class myClass
    {
        public int x;
        public myClass(int xCons)
        {
            this.x = xCons;
        }
    }

输出

Struct Object的初始值为:10

内部结构方法Struct对象的内部方法值为:20

结构对象的方法调用值为:10

类对象的初始值为:10

内部类方法类对象的内部方法值为:20

类对象的方法调用值为:20

在这里,您可以清楚地看到按值调用和按引用调用之间的区别。

Struct Class
Type Value-type Reference-type
Where On stack / Inline in containing type On Heap
Deallocation Stack unwinds / containing type gets deallocated Garbage Collected
Arrays Inline, elements are the actual instances of the value type Out of line, elements are just references to instances of the reference type residing on the heap
Al-Del Cost Cheap allocation-deallocation Expensive allocation-deallocation
Memory usage Boxed when cast to a reference type or one of the interfaces they implement,
Unboxed when cast back to value type
(Negative impact because boxes are objects that are allocated on the heap and are garbage-collected)
No boxing-unboxing
Assignments Copy entire data Copy the reference
Change to an instance Does not affect any of its copies Affect all references pointing to the instance
Mutability Should be immutable Mutable
Population In some situations Majority of types in a framework should be classes
Lifetime Short-lived Long-lived
Destructor Cannot have Can have
Inheritance Only from an interface Full support
Polymorphism No Yes
Sealed Yes When have sealed keyword (C#), or Sealed attribute (F#)
Constructor Can not have explicit parameterless constructors Any constructor
Null-assignments When marked with nullable question mark Yes (When marked with nullable question mark in C# 8+ and F# 5+ 1)
Abstract No When have abstract keyword (C#), or AbstractClass attribute (F#)
Member Access Modifiers public, private, internal public, protected, internal, protected internal, private protected

1不鼓励在F#中使用null,请改用Option类型。

首先,结构是通过值而不是引用传递的。结构适用于相对简单的数据结构,而类通过多态性和继承从体系结构的角度来看具有更大的灵活性。

其他人可能会比我给你更多的细节,但当我所追求的结构很简单时,我会使用结构。

结构与等级

结构是一种值类型,因此它存储在堆栈上,但类是一种引用类型,存储在堆上。

结构不支持继承和多态,但类同时支持两者。

默认情况下,所有结构成员都是公共的,但类成员在本质上默认是私有的。

由于结构是一种值类型,我们不能将null赋给结构对象,但类的情况并非如此。

类中声明的事件通过锁(this)自动锁定其+=和-=访问,以使其线程安全(静态事件根据类的类型锁定)。结构中声明的事件没有自动锁定其+=和-=访问。结构的锁(this)无法工作,因为只能锁定引用类型表达式。创建结构实例不能导致垃圾收集(除非构造函数直接或间接创建引用类型实例),而创建引用类型的实例会导致垃圾收集。结构始终具有内置的公共默认构造函数。类DefaultConstructor{静态空隙Eg(){直接yes=新的直接();//始终编译正常InDirect可能=新InDirect();//如果构造函数存在且可访问,则编译//...}}这意味着结构总是可实例化的,而类可能不是,因为它的所有构造函数都可以是私有的。类不可实例化{private NonInstantiable()//确定{}}结构Direct{private Direct()//编译时错误{}}结构不能有析构函数。析构函数只是对象的重写。伪装完成,结构作为值类型,不受垃圾收集的影响。结构Direct{~Direct(){}//编译时错误}InDirect类{~InDirect(){}//编译正常}~Indirect()的CIL如下所示:.method家族hidebysig虚拟实例无效Finalize()cil已管理{// ...}//方法结束间接::Finalize结构是隐式密封的,类不是。结构不能是抽象的,类可以。结构不能在其构造函数中调用:base(),而没有显式基类的类可以。结构不能扩展另一个类,类可以。结构不能声明类可以声明的受保护成员(例如,字段、嵌套类型)。结构不能声明抽象函数成员,抽象类可以。结构不能声明虚函数成员,类可以。结构不能声明密封的函数成员,类可以。结构不能声明重写函数成员,类可以。此规则的一个例外是,结构可以重写System.Object的虚拟方法,即Equal()、GetHashCode()和ToString()。