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c#笔记-结构

news 文章来源：https://blog.csdn.net/zms9110750/article/details/130592502 2025/4/21 16:14:23

装箱

结构是值类型。值类型不能继承其他类型，也不能被其他类型继承。
所以它的方法都是确定的，没有虚方法需要在运行时进行动态绑定。
值类型没有对象头，方法调用由编译器直接确定。

但是，如果使用引用类型变量（如接口或object）来存储一个值类型，
或者调用了从object类继承的方法（如ToString），那么会发生装箱。
这时，这个值类型会在堆上创建一个副本，并为它添加对象头。此时它的行为和引用类型一样。

副本的意思是复制品。

如果把一个引用类型的值强制转换为值类型，就会去掉它的对象头，
并把内容复制到目标位置，这称为拆箱。

.Net不会记录这个装箱的数据，多次调用从object类继承的方法，
或多次赋值给不同的引用类型变量，都会重新进行装箱。

值类型直接存储自己的数据，而不是通过指针引用其他位置的数据。
值类型的位置取决于它是不是临时变量。如果它是一个方法的局部变量，
或者是另一个栈上数据的字段，那它就是在栈上的。
如果它是作为引用类型的字段，或者是已经装箱的数据，那他就在堆上。

引用类型使用的堆内存，又称为托管堆。
托管是指.Net能够管理堆内存的分配，监视，回收，释放等操作。
但这些操作都需要消耗一定的性能。
在栈上的数据都是临时的，它们的分配和使用不需要经过这么多操作。
所以未被装箱的值类型，比引用类型具有更高的性能。

结构

声明结构

结构使用struct关键字进行声明。它不能指定基类，也不能成为基类。但结构可以实现接口。
所有以struct声明的结构都继承自System.ValueType类型，这是所有值类型的基类，而System.ValueType继承自object类型。

引用类型的直接数据只是一个指针，所以以下声明是可行的。

internal class MyClass
{public MyClass my;//但是不能写 = new MyClass()
}

而结构是直接包含数据的，所以结构不允许声明自己类型的字段（也不能用多个结构间接套娃）。

internal struct MyStruct
{public MyStruct ms;//这是错误的
}

结构初始值

结构的初始值（使用default关键字，创建数组元素，或作为其他类型的字段）
是它所有字段都为default的情况。它不会经过任何构造器。

如果你声明一个结构变量，但没有对它的所有字段赋值，那么你不能使用这个变量，
因为它相当于一个未赋值的局部变量。

你可以直接对这个变量赋值一个新的结构实例，
或者如果这个结构的所有字段都是public的，那你可以逐个对它们赋值。

结构构造器

结构必须有一个无参的构造器，并且它必须是public的。
如果你没有定义无参的构造器，编译器会自动为你添加一个。
但是如果你自己定义了无参的构造器，那么它也必须是public的。

结构的字段初始值赋值会自动合并到你显式定义的构造器的开头。
如果你要使用初始值赋值，必须显式定义至少一个构造器。
编译器添加的无参构造器不会合并字段初始值。

相等判断

引用类型默认有一个==运算符的重载，它比较两个对象的引用是否相同。但结构没有这样的重载，如果你想使用==运算符，你必须自己重载它。
结构从object类继承的Equals方法在ValueType类中被重写了，默认实现是利用反射动态比较所有字段的相等性。反射是非常消耗性能的，所以强烈建议对每个自定义结构都重写Equals方法。

不可变性

结构只能对变量进行修改。一个从方法或属性获得的结构是无法对成员进行修改的。
结构类型的只读字段也无法对值进行修改。
因此如果要改变结构类型的属性的成员，必须先用变量接收整个结构。

struct Point
{public int X;public int Y;
}class Player
{public int Hp { get; set; }public Point Point { get; set; }
}

Player player = new Player();
//player.Point.X = 60;  不能这样赋值
Point point = player.Point;
point.X = 60;
player.Point = point;

只读结构

结构可以为它的方法，属性，索引器添加readonly修饰符。
这样的方法体中，不允许修改字段的值。

但是，如果调用了其他没有readonly修饰符的方法，属性，索引器，
那么会在方法开头创建一个防御性副本。也就是说，要对整个结构进行一次复制操作。

使用in参数可以创建一个引用传递参数。它可以以指针的方式访问原始数据。
但不允许对它做出修改。类似于readonly方法，在这里面无法修改它的字段，
但如果你调用了它没有readonly修饰符的方法，那也会创建一个防御性副本来保证原始数据不被修改。

所以，出于性能优化考虑，可以对整个结构使用readonly修饰符。
这样，它的所有字段都必须有readonly修饰符，而它的其他成员会视为具有readonly修饰符。

引用传递一个只读结构将保证不会创建防御性副本。

一个指针大小在32位程序中相当于一个int，在64位程序中相当于一个long。
避免复制是针对大型结构的优化。对于没有太大复制开销的小型结构，寻址过程可能导致得不偿失。

引用结构

引用结构在结构前添加ref修饰符，这意味着结构中可以包含引用变量字段。
引用变量是安全的托管指针，c#对它做了很多限制来保证安全。

引用变量只能存在于栈上，所以引用结构也只能存在于栈上。
为了避免引用结构出现在堆上：

它只能作为局部变量或其他引用结构的字段
它不能实现接口，因为转换为接口会导致装箱。
它不能赋值给ValueType或object类型，也不能调用它们的方法（包括ToString）
不能声明引用结构的数组。
它不能作为泛型的类型参数
它不能被匿名方法或局部方法捕获
它不能出现在迭代器或异步方法中

装箱

结构