在这里的SO讨论之后,我已经多次看到这样的评论,即可变结构体是“邪恶的”(就像在这个问题的答案中)。

c#中的可变性和结构的实际问题是什么?


当前回答

如果你曾经用C/ c++这样的语言编程,结构体可以作为可变的。只要把球传给裁判,没有什么会出错的。我发现的唯一问题是c#编译器的限制,在某些情况下,我无法强迫这个愚蠢的东西使用对结构的引用,而不是Copy(比如当结构是c#类的一部分时)。

所以,可变结构体不是邪恶的,是c#把它们变成了邪恶的。我一直在c++中使用可变结构体,它们非常方便和直观。相比之下,c#让我完全放弃了作为类成员的结构体,因为它们处理对象的方式。他们的便利让我们付出了代价。

其他回答

李柏特先生举的例子有几个问题。它是为了说明结构是复制的,以及如果你不小心的话,这可能是一个问题。看看这个例子,我认为这是一个坏的编程习惯的结果,而不是结构或类的问题。

结构应该只有公共成员,不需要任何封装。如果是这样,那么它真的应该是一个类型/类。你真的不需要两个构念来表达同一件事。 如果有一个类包含一个结构,则可以调用该类中的一个方法来更改成员结构。我认为这是一个良好的编程习惯。

正确的实现如下所示。

struct Mutable {
public int x;
}

class Test {
    private Mutable m = new Mutable();
    public int mutate()
    { 
        m.x = m.x + 1;
        return m.x;
    }
  }
  static void Main(string[] args) {
        Test t = new Test();
        System.Console.WriteLine(t.mutate());
        System.Console.WriteLine(t.mutate());
        System.Console.WriteLine(t.mutate());
    }

看起来这是编程习惯的问题,而不是结构本身的问题。结构体应该是可变的,这是它的思想和意图。

更改的结果voila表现如预期:

1 2 3. 按任意键继续…

可变数据有许多优点和缺点。最大的缺点就是别名。如果相同的值在多个地方使用,其中一个地方更改了它,那么它将神奇地更改到正在使用它的其他地方。这与竞态条件有关,但并不完全相同。

有时候,价值百万美元的优势是模块化。可变状态允许您向代码隐藏更改的信息,而代码不需要知道这些信息。

《解释器的艺术》详细讨论了这些权衡,并给出了一些例子。

假设您有一个包含1,000,000个结构体的数组。每个结构体都用bid_price、offer_price(可能是小数)等表示权益,这是由c# /VB创建的。

假设数组是在非托管堆中分配的内存块中创建的,以便其他一些本地代码线程能够并发地访问该数组(可能是一些高性能代码进行数学运算)。

想象一下c# /VB代码正在监听价格变化的市场反馈,该代码可能必须访问数组的某些元素(用于任何安全性),然后修改一些价格字段。

想象一下,这个过程以每秒数万次甚至数十万次的速度进行。

让我们面对现实吧,在这种情况下,我们确实希望这些结构体是可变的,它们必须是可变的,因为它们被其他本地代码共享所以创建副本是没有用的;他们需要这样做,因为以这样的速率复制大约120字节的结构是疯狂的,特别是当一个更新实际上可能只影响一两个字节时。

Hugo

从程序员的角度来看,还有一些其他的极端情况可能导致不可预测的行为。

不可变值类型和只读字段

    // Simple mutable structure. 
    // Method IncrementI mutates current state.
    struct Mutable
    {
        public Mutable(int i) : this() 
        {
            I = i;
        }

        public void IncrementI() { I++; }

        public int I { get; private set; }
    }

    // Simple class that contains Mutable structure
    // as readonly field
    class SomeClass 
    {
        public readonly Mutable mutable = new Mutable(5);
    }

    // Simple class that contains Mutable structure
    // as ordinary (non-readonly) field
    class AnotherClass 
    {
        public Mutable mutable = new Mutable(5);
    }

    class Program
    {
        void Main()
        {
            // Case 1. Mutable readonly field
            var someClass = new SomeClass();
            someClass.mutable.IncrementI();
            // still 5, not 6, because SomeClass.mutable field is readonly
            // and compiler creates temporary copy every time when you trying to
            // access this field
            Console.WriteLine(someClass.mutable.I);

            // Case 2. Mutable ordinary field
            var anotherClass = new AnotherClass();
            anotherClass.mutable.IncrementI();

            // Prints 6, because AnotherClass.mutable field is not readonly
            Console.WriteLine(anotherClass.mutable.I);
        }
    }

可变值类型和数组

假设我们有一个可变结构的数组,我们为该数组的第一个元素调用IncrementI方法。你希望从这个电话中得到什么行为?它应该改变数组的值还是只改变一个副本?

    Mutable[] arrayOfMutables = new Mutable[1];
    arrayOfMutables[0] = new Mutable(5);

    // Now we actually accessing reference to the first element
    // without making any additional copy
    arrayOfMutables[0].IncrementI();

    // Prints 6!!
    Console.WriteLine(arrayOfMutables[0].I);

    // Every array implements IList<T> interface
    IList<Mutable> listOfMutables = arrayOfMutables;

    // But accessing values through this interface lead
    // to different behavior: IList indexer returns a copy
    // instead of an managed reference
    listOfMutables[0].IncrementI(); // Should change I to 7

    // Nope! we still have 6, because previous line of code
    // mutate a copy instead of a list value
    Console.WriteLine(listOfMutables[0].I);

因此,只要您和团队的其他成员清楚地了解您在做什么,可变结构就不是邪恶的。但是有太多的极端情况,当程序行为与预期不同时,这可能会导致微妙的难以产生和难以理解的错误。

如果你曾经用C/ c++这样的语言编程,结构体可以作为可变的。只要把球传给裁判,没有什么会出错的。我发现的唯一问题是c#编译器的限制,在某些情况下,我无法强迫这个愚蠢的东西使用对结构的引用,而不是Copy(比如当结构是c#类的一部分时)。

所以,可变结构体不是邪恶的,是c#把它们变成了邪恶的。我一直在c++中使用可变结构体,它们非常方便和直观。相比之下,c#让我完全放弃了作为类成员的结构体,因为它们处理对象的方式。他们的便利让我们付出了代价。