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结构体

翼大约 3 分钟后端C#.NET

在 C# 中，结构体（struct）是一种值类型（value type），用于组织和存储相关数据。结构体可用于存储各种数据类型的相关变量，使用 struct 关键字来创建结构体。

如何使用？

定义一个结构体

结构体内部可以包含字段、方法、属性、索引器、运算符和事件等成员。

例如，定义一个表示三维点的结构体：

struct Point3D
{
    public double X;
    public double Y;
    public double Z;

    // 构造函数
    public Point3D(double x, double y, double z)
    {
        X = x;
        Y = y;
        Z = z;
    }

    // 方法
    public double DistanceToOrigin()
    {
        return Math.Sqrt(X * X + Y * Y + Z * Z);
    }
}

结构体的实例化

结构体的实例化可以使用 new 关键字来调用构造函数：

Point3D point1 = new Point3D(1.0, 2.0, 3.0);

也可以直接赋值，如果不使用 new 关键字，则必须初始化所有字段：

Point3D point2;
point2.X = 4.0;
point2.Y = 5.0;
point2.Z = 6.0;

结构体实例可以使用成员运算符（.）来访问其成员：

Console.WriteLine(point1.X); // 输出：1
Console.WriteLine(point2.DistanceToOrigin()); // 输出：8.774964387392123

结构体的特点

特点结构体
成员可以包含字段、方法、属性、索引器、运算符和事件等成员。不能包含抽象方法、虚方法或受保护成员
构造函数可以定义构造函数，但不能定义析构函数，也不能定义无参构造函数。无参构造函数(默认)是自动定义的，且不能被改变。
继承不能继承其他结构体或类。不能作为基类被继承
接口可以实现一个或多个接口
实例化可以使用 new 关键字来创建结构体实例。可以不使用 new 关键字直接赋值，但需要先初始化所有字段
内存分配结构体变量通常分配在栈上，效率较高。作为引用类型类成员的结构体会分配在堆上
可变性默认情况下是可变的，即字段值可以修改。可以定义为只读结构体，使字段值不可变
应用场景适用于表示轻量级数据，例如：点、大小、颜色、日期、时间等。常用作值类型参数或返回值。作为内部数据结构，例如集合中的元素

结构体 vs 类

  1. 值类型与引用类型：
    • 结构体是值类型（value type），这意味着当结构体被赋值给一个新的变量时，会创建该值的一个副本。
    • 类是引用类型（reference type），这意味着当类的实例被赋值给一个新的变量时，两个变量都引用同一个对象实例。
  2. 内存分配：
    • 结构体的实例通常在栈上分配（尽管在闭包或作为类的成员时可以在堆上分配），这使得它们的分配和回收更快。
    • 类的实例总是在堆上分配，这可能导致更慢的分配速度和垃圾回收的开销。
  3. 继承：
    • 结构体不能继承其他的结构体或类，但它们可以实现接口。
    • 类可以继承其他类，这意味着它们可以形成一个继承层次结构。
  4. 默认的构造函数：
    • 结构体总是有一个默认的无参数构造函数，不能被重写。
    • 类可以没有构造函数，也可以定义一个或多个构造函数，包括无参数的构造函数。
  5. 初始化：
    • 在结构体中，所有的字段必须在对象被使用之前初始化。
    • 在类中，字段可以在声明时不初始化，因为引用类型的默认值是null。
  6. 适用场景：
    • 结构体适用于小型数据结构，它们封装了少量的数据，且不需要扩展。
    • 类适用于更复杂的数据结构，需要继承或需要在多个地方共享和操作同一个数据实例的场景。
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