C#的类（Class） vs 结构体（Struct）对比说明

AutoAutoJack

于 2024-09-23 13:36:22 发布

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分类专栏： C#学习文章标签： c# 架构

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一.相关概念说明：

Class和Struct在设计和使用时，会有不同的考虑因素。

Class适合表示复杂的对象和行为，会支持继承和多态性，而结构体则更适合表示轻量级数据和值类型，以提高性能并避免引用的管理开销。

类和结构有以下几个基本的不同点：

值类型 vs 引用类型：

结构是值类型（Value Type）： 结构是值类型，它们在栈上分配内存，而不是在堆上。当将结构实例传递给方法或赋值给另一个变量时，将复制整个结构的内容。
类是引用类型（Reference Type）： 类是引用类型，它们在堆上分配内存。当将类实例传递给方法或赋值给另一个变量时，实际上是传递引用（内存地址）而不是整个对象的副本。

继承和多态性：

结构不能继承： 结构不能继承其他结构或类，也不能作为其他结构或类的基类。
类支持继承： 类支持继承和多态性，可以通过派生新类来扩展现有类的功能。

默认构造函数：

结构不能有无参数的构造函数： 结构不能包含无参数的构造函数。每个结构都必须有至少一个有参数的构造函数。
类可以有无参数的构造函数： 类可以包含无参数的构造函数，如果没有提供构造函数，系统会提供默认的无参数构造函数。

赋值行为：

类型为类的变量在赋值时存储的是引用，因此两个变量指向同一个对象。
结构变量在赋值时会复制整个结构，因此每个变量都有自己的独立副本。

传递方式：

类型为类的对象在方法调用时通过引用传递，这意味着在方法中对对象所做的更改会影响到原始对象。
结构对象通常通过值传递，这意味着传递的是结构的副本，而不是原始结构对象本身。因此，在方法中对结构所做的更改不会影响到原始对象。

可空性：

结构体是值类型，不能直接设置为 null：因为 null 是引用类型的默认值，而不是值类型的默认值。如果你需要表示结构体变量的缺失或无效状态，可以使用 Nullable<T> 或称为 T? 的可空类型。
类默认可为null： 类的实例默认可以为 null，因为它们是引用类型。

性能和内存分配：

结构通常更轻量： 由于结构是值类型且在栈上分配内存，它们通常比类更轻量，适用于简单的数据表示。
类可能有更多开销： 由于类是引用类型，可能涉及更多的内存开销和管理。

二.实例演示：

2.1实例界面：

2.2Class的定义&说明：

// 类声明
class MyClass
{
public int X;
public int Y;

// 类可以有无参数的构造函数
public MyClass()
{
}

// 有参数的构造函数
public MyClass(int x, int y)
{
X = x;
Y = y;
}

// 类支持继承
// class MyDerivedClass : MyBaseClass
// {
// }
}

2.3Struct的定义&说明：

// 结构声明
struct MyStruct
{
public int X;
public int Y;

// 结构不能有无参数的构造函数
// public MyStruct()
// {
// }

// 有参数的构造函数
public MyStruct(int x, int y)
{
X = x;
Y = y;
}

// 结构不能继承
// struct MyDerivedStruct : MyBaseStruct
// {
// }
}

2.4完整演示源码：

             // 结构是值类型，分配在栈上
        MyStruct MyStruct1 = new MyStruct(1, 2);
        // 类是引用类型，分配在堆上
        MyClass MyClass1 = new MyClass(3, 4);
        private void test1()
        {
           
            MyStruct MyStruct2 = MyStruct1; // 复制整个结构


            MyClass MyClass2 = MyClass1; // 复制引用，指向同一个对象

            numericUpDown7.Value= MyStruct1.X;
            numericUpDown8.Value = MyStruct2.X;

            numericUpDown9.Value = MyClass1.X;
            numericUpDown10.Value = MyClass2.X;
        }

        private void test2()
        {
            MyStruct MyStruct2 = MyStruct1; // 复制整个结构

            MyClass MyClass2 = MyClass1; // 复制引用，指向同一个对象

            // 修改结构实例不影响其他实例
            MyStruct1.X = 5;
            numericUpDown7.Value = MyStruct1.X;
            numericUpDown8.Value = MyStruct2.X;
            // Console.WriteLine($"Struct: {MyStruct1.X}, {MyStruct2.X}");

            // 修改类实例会影响其他实例
            MyClass1.X = 6;
            numericUpDown9.Value = MyClass1.X;
            numericUpDown10.Value = MyClass2.X;
           
        }
        private void button11_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            test1();
        }

        private void button12_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            test2();
        }
   // 结构声明
        struct MyStruct
        {
            public int X;
            public int Y;

            // 结构不能有无参数的构造函数
            // public MyStruct()
            // {
            // }

            // 有参数的构造函数
            public MyStruct(int x, int y)
            {
                X = x;
                Y = y;
            }

            // 结构不能继承
            // struct MyDerivedStruct : MyBaseStruct
            // {
            // }
        }

        // 类声明
        class MyClass
        {
            public int X;
            public int Y;

            // 类可以有无参数的构造函数
            public MyClass()
            {
            }

            // 有参数的构造函数
            public MyClass(int x, int y)
            {
                X = x;
                Y = y;
            }

            // 类支持继承
            // class MyDerivedClass : MyBaseClass
            // {
            // }
        }