什么时候应该在C#中使用结构而不是类?我的概念模型是,当项只是值类型的集合时,使用结构。一种将它们逻辑地结合在一起的方法。

我在这里遇到了这些规则:

结构应表示单个价值结构应具有内存占用空间小于16字节。结构不应在之后更改创造

这些规则有效吗?结构在语义上意味着什么?


当前回答

除了“它是一个值”的答案之外,使用结构的一个特定场景是当您知道有一组数据会导致垃圾收集问题,并且您有很多对象时。例如,Person实例的大列表/数组。这里的自然隐喻是一个类,但如果您有大量长寿的Person实例,它们可能会阻塞GEN-2并导致GC暂停。如果场景允许,这里的一种潜在方法是使用Person结构的数组(而不是列表),即Person[]。现在,在GEN-2中没有数百万个对象,而是在LOH上有一个块(我假设这里没有字符串等-即没有任何引用的纯值)。这对GC的影响很小。

处理这些数据是很困难的,因为数据对于一个结构来说可能太大了,而且您不想一直复制胖值。然而,直接在数组中访问它不会复制结构-它是在适当的位置(与列表索引器不同,它会复制)。这意味着大量的索引工作:

int index = ...
int id = peopleArray[index].Id;

请注意,保持值本身不可变将有助于此。对于更复杂的逻辑,请使用带有by-ref参数的方法:

void Foo(ref Person person) {...}
...
Foo(ref peopleArray[index]);

同样,这是正确的-我们没有复制值。

在非常具体的情况下,这种策略可能非常成功;然而,这是一个相当先进的scernario,只有当你知道自己在做什么和为什么时,才应该尝试。这里的默认值是类。

其他回答

类最适合将复杂的操作和数据分组在一起这将在整个项目中发生变化;结构是更好的选择大多数情况下保持不变的简单对象和数据。除了它们的用途之外,它们在一个键上有根本的不同即变量之间传递或分配的方式。类是引用类型,这意味着它们由参考结构是值类型,这意味着它们是由价值

小心使用类。如果您有一些引用相同内存的游戏对象,修改其中一个将修改其他对象。

创建结构对象时,其所有数据都存储在没有引用或连接到其内存的对应变量地方这使得结构对于创建需要快速高效地复制,同时保留独立的身份。

ExampleStruct struct1= new ExampleStruct()
ExampleStruct struct2= struct1

修改结构2不会影响结构1。

基本上,创建结构是为了提高性能。但是,由于涉及到所有的复制,有时结构可能会更慢。如果结构有很多需要复制的变量,那么将其转换为类并传递引用可能会更快如果您有一个结构数组,那么数组本身就是堆上的一个对象,结构值包含在数组中。所以垃圾收集器只有一个对象需要考虑。如果数组超出范围,垃圾收集器可以在一个步骤中释放数组中的所有结构。如果代码的任何其他部分正在使用此数组中的结构,由于结构被复制,因此我们可以安全地释放数组本身及其内容。如果您有一个对象数组,那么数组本身和数组中的每个对象都是堆上的独立对象。每个对象都可以存储在堆的完全不同的部分,而代码的另一部分可能会引用这些对象。因此,当我们的数组超出范围时,我们无法立即释放数组。因为垃圾收集器必须单独考虑每个对象,并确保在取消分配之前没有对每个对象的引用。

简单地说,如果:

您的对象财产/字段不需要更改。我的意思是你只想给它们一个初始值,然后读它们。对象中的财产和字段是值类型,它们并没有那么大。

如果是这种情况,您可以利用结构来获得更好的性能和优化的内存分配,因为它们只使用堆栈,而不是同时使用堆栈和堆(在类中)

C#结构是类的轻量级替代。它可以做的几乎与类相同,但使用结构而不是类的“成本”更低。这样做的原因有点技术性,但总而言之,类的新实例放在堆上,新实例化的结构放在堆栈上。此外,您不是像处理类那样处理对结构的引用,而是直接处理结构实例。这也意味着,当您将结构传递给函数时,它是按值传递的,而不是作为引用。在关于函数参数的章节中有更多关于这一点的内容。

因此,当您希望表示更简单的数据结构时,尤其是如果您知道要实例化大量数据结构,那么应该使用结构。在.NET框架中有很多示例,其中Microsoft使用了结构而不是类,例如Point、Rectangle和Color结构。

C#或其他.net语言中的结构类型通常用于保存应该表现为固定大小的值组的内容。结构类型的一个有用方面是,可以通过修改保存结构类型实例的存储位置来修改该实例的字段,而不是以其他方式。可以以这样的方式对结构进行编码,即变异任何字段的唯一方法是构造一个完整的新实例,然后使用结构赋值通过用新实例中的值覆盖目标的所有字段来对其进行变异,但除非结构不提供创建其字段具有非默认值的实例的方法,如果结构本身存储在可变位置,则其所有字段都是可变的。

请注意,如果结构包含一个私有类类型字段,那么可以设计一个结构类型,使其基本上表现为类类型,并将其自身成员重定向到包装的类对象的成员。例如,PersonCollection可能提供财产SortedByName和SortedById,这两个属性都持有对PersonCollection的“不可变”引用(在其构造函数中设置),并通过调用creator.GetNameSortedEnumerator或creator.GetIdSortedEnumerator来实现GetEnumerater。此类结构的行为与对PersonCollection的引用非常相似,除了它们的GetEnumerator方法将绑定到PersonCollection中的不同方法。也可以有一个结构来包裹数组的一部分(例如,可以定义一个ArrayRange<T>结构,该结构将保存一个称为Arr的T[]、一个int Offset和一个int Length,以及一个索引属性,对于范围0到Length-1的索引idx,该属性将访问Arr[idx+Offset])。不幸的是,如果foo是这种结构的只读实例,当前的编译器版本将不允许像foo[3]+=4这样的操作;因为它们无法确定这些操作是否会尝试写入foo的字段。

也可以设计一个结构,使其行为类似于一个值类型,该值类型包含一个可变大小的集合(无论何时该结构都会被复制),但唯一可行的方法是确保该结构包含引用的对象不会暴露于任何可能使其发生变异的对象。例如,可以有一个类似数组的结构,它保存一个私有数组,其索引的“put”方法创建一个新数组,其内容与原始数组的内容相似,只有一个元素发生了更改。不幸的是,要使这种结构有效地执行可能有些困难。虽然有时结构语义可能很方便(例如,能够将类似数组的集合传递给例程,调用方和被调用方都知道外部代码不会修改集合,这可能比要求调用方和受调用方防御性地复制它们所提供的任何数据要好),类引用指向永远不会变异的对象的要求通常是一个相当严格的约束。

我认为一个好的第一近似值是“从不”。

我认为一个好的二次近似是“从不”。

如果你渴望表现,那么考虑一下,但始终要衡量。