c#中class和struct区别

最新推荐文章于 2025-07-09 20:21:42 发布

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#c# #数据存储 #class #struct #栈

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本文深入解析了C#中栈与堆的区别，重点介绍了值类型与引用类型的特点和使用场景，通过实例展示了栈的工作方式和堆的内存分配过程，同时对比了两者在内存管理、生命周期、赋值等方面的特性。

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C#将数据分为两种：值数据类型和引用数据类型，这两种数据类型存储在内存中的不同的地方：值类型数据存储在栈中，而引用类型数据存储在内存的堆中。

预备知识

1、内存简介

Windows使用一个系统：虚拟寻址系统。这个系统的作用是将程序可用的内存地址映射到硬件内存中的实际地址上。其实际结果就是32位的机子上每个进程都可以使用4GB的内存，当然，64位机这个数字就大了去了。这4GB的内存实际上包含了程序的所有的部分：可执行代码，DLL以及程序运行时使用的所有变量的内容。这个4GB的内存称为虚拟地址空间或虚拟内存。为方便，这里成为内存。

4GB中的每个存储单元都是从零开始向上存储的。要访问存储在内存中的某个空间中的值，就必须提供表示该存储单元的一个数字。在高级编程语言中，编译器的一个重要作用就是负责将人们可以理解的变量名称变为处理器可以理解的内存地址。

2、栈（stack）

在内存中，有一个区域成为栈，对象成员的值数据类型调用方法时，传递给所有方法的是参数的副本。注意：调用方法时，栈存储的是所有参数的副本，因此，经值类型A传递给函数，A的值是不会变化的。当然，引用类型是会变化的，因为在堆中存储的是引用类型的地址，这在后面会有详细的介绍。

下面以一个例子来说明栈的工作方式，如下面的代码^【²^】：

{ 
       int a;
       //dosomething;       
       {
int b;
       //dosomething     
       }
}

首先声明a，在内部的代码块中声明b，然后内部的代码块终止，b就出了作用域，最后a出作用域。所以b的生命周期总是包含在a的生命周期内，在释放变量的时候，其顺序总是和分配内存的顺序是相反的。即：变量的生存周期都是嵌套的。这就是栈的工作方式。

3、堆（heap）

栈具有相当高的性能，但是变量的生命周期必须是嵌套的，这个要求在有的时候过于苛刻。我们希望有一种别的方法来分配内存，存储一些数据，并在方法退出的很长一段时间内，这些数据仍然是可用的，这时，就使用堆。堆是内存中的另外一个区域，我们仍然用一个例子来说明堆的工作方式，如下面代码：

{ 
      Customer customer1; //栈
      customer1=new Customer(); //堆
      Customer customer2=new Customer();
     //do something
}

首先，声明一个Customer customer1，在栈上给这个引用分配存储空间。请注意：仅仅是给这个引用分配存储空间，并不是实际的Customer对象。customer1占用4个字节的空间(32位机)，来表示Customer对象在内存中的地址。然后，执行第二行代码，完成以下操作：在堆上分配存储空间，用来存储Customer对象，注意：这里是Customer对像。将变量customer1的值设为分配给Customer对象的内存地址。从这个例子中可以看出，建立引用类型的变量的过程要比建立值类型变量的过程复杂，且不避免的有性能的降低。但是，我们可以将一个引用变量的值赋给另一个引用变量，当一个变量出作用域时，它会从栈中删除，但是对象的数据仍然保留在内存中，直到程序停止。

这样，我们在将一个引用变量A传递给函数时，仅仅是将变量A的引用传递给了函数，即：仅仅是在栈上分配内存，即变量B两者指向同一个内存地址。因此，当变量B发生变化时，变量A也会发生变化。

1、class 是引用类型，struct是值类型

引用类型的值可以设置为null，即class类型的值可以设置为null而struct类型的值不可以。

因为它是值类型（因为值类型变量直接在Stack中保存了数据，因此在生命周期结束前数据不能被任何形式的销毁，而引用类型变量在Heap中保存数据，所以赋值null其实是将对应在Heap中的数据销毁而不是结束变量的生命周期²）。

struct AStruct
{
   int aField;
}
class AClass
{
   int aField;
}
class MainClass
{
 public static void Main()
 {
   AClass b = null; // No error.
   AStruct s = null; // Error [ Cannotconvert null to 'AStruct'because //it is a value type ].
 }
}

同时，值类型和引用类型具备的特点他们分别具备。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace struct_class
{
    class TheClass
    {
        public int x;
    }
 
    struct TheStruct
    {
        public int x;
    }
 
    class TestClass
    {
        public static void structtaker(TheStruct s)
        {
            s.x =5;
        }
        public static void classtaker(TheClass c)
        {
            c.x =5;
        }
        public static void Main()
        {
            TheStructa = new TheStruct();
           TheClass b = new TheClass();
            a.x =1;
            b.x =1;
           structtaker(a);
           classtaker(b);
            Console.WriteLine("a.x ={0}", a.x);
            Console.WriteLine("b.x ={0}", b.x);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}
//a.x=1
//b.x=5

2、关于初始化

struct可以不使用new关键字初始化，而class必须使用new关键字初始化，但是如果不用new对struct对象进行初始化，将不能调用struct对象的方法，除非对struct中的每个字段进行初始化。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace struct_class
{
    struct MyStruct
    {
        public int i;
        public string j;
        public void showMsg()
        {
            Console.WriteLine("aaaa");
            Console.ReadKey();
        }
    }
    public class TestStruct
    {
        public static void Main()
        {
           MyStruct astruct;
            //MyStructastruct=new Mystruct();
            astruct.i = 1;
            astruct.j = "a";
            astruct.showMsg();
 
        }
}
}