区别
C# 中的类(Class)和结构体(Struct)是两种不同的数据类型,它们在很多方面有相似之处,但也存在一些关键的区别:
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继承:
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类可以继承其他类或实现接口。
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结构体不能继承其他结构体或类,也不能被继承,但可以实现接口。
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默认访问修饰符:
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类的成员默认是非公开的(private),需要显式指定访问级别。
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结构体的所有成员默认是公开的(public),并且不能是私有的。
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实例化:
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类的实例是在堆上分配的,可以通过
new
关键字来创建。 -
结构体的实例可以在堆上或栈上分配,但通常在栈上分配,且不需要
new
关键字。
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可变性:
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类的实例可以是可变的,即其状态可以在创建后被修改。
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结构体是值类型,其状态在创建后通常被认为是不可变的,尽管可以通过引用传递来修改其成员。
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垃圾回收:
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类的实例由垃圾回收器管理,因此涉及到垃圾回收的开销。
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结构体由于通常在栈上分配,通常不会有垃圾回收的开销,但当作为对象的一部分或分配在堆上时,其生命周期结束时也需要垃圾回收。
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使用场景:
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类通常用于表示具有复杂行为的对象,需要继承或多态性的场景。
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结构体通常用于表示简单的数据结构,如简单的数据容器或轻量级的数据类型。
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方法和属性:
- 类和结构体都可以有方法、属性、索引器、事件和构造函数。
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静态成员:
- 类和结构体都可以有静态成员,但静态构造函数只适用于类。
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装箱和拆箱:
- 结构体作为值类型,当需要与对象类型交互时,可能会涉及到装箱(boxing)和拆箱(unboxing)操作,这会带来性能开销。
ref struct介绍
在 C# 7.2 及更高版本中,引入了一个新的结构体类型,称为 ref struct
。ref struct
是一种特殊的结构体,它有一些独特的特性和限制:
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堆分配 :
ref struct
必须在堆上分配 ,不能在栈上分配。这意味着你不能直接将ref struct
作为方法参数或返回类型,也不能作为局部变量使用,除非它们是通过引用传递的。 -
引用传递 :
ref struct
实例必须通过引用传递,即使它们在堆上分配。这保证了对ref struct
的任何修改都是可见的。 -
不能包含引用类型字段 :
ref struct
不能包含引用类型的字段,因为它们不能被垃圾回收。这有助于避免不必要的垃圾回收开销,因为ref struct
不会被垃圾回收器跟踪。 -
不能实现接口 :由于
ref struct
必须在堆上分配,它们不能实现接口。这是因为接口的实现可能需要引用类型的特性,这与ref struct
的设计原则相冲突。 -
不能被继承 :
ref struct
不能被继承,因为继承可能会引入引用类型的复杂性。 -
使用场景 :
ref struct
主要用于性能敏感的场景,特别是在与非托管代码交互时。它们可以用于避免不必要的复制,特别是在需要频繁传递大型数据结构时。
ref struct
是一种高级特性,通常只在特定的性能优化场景中使用。它们提供了一种方式来避免值类型的一些限制,如栈分配和复制开销,但同时也带来了一些限制,如不能实现接口和不能被继承。在使用 ref struct
时,你需要仔细考虑这些特性和限制,以确保它们适合你的用例。
ref return
在 C# 7.2 引入了 ref return
特性,它允许方法返回对局部变量的引用。这在之前版本的 C# 中是不可能的,因为局部变量在方法调用结束后就不再存在了。通过 ref return
,你可以返回一个引用,允许调用者修改返回的局部变量的值。
使用 ref return
时,需要注意以下几点:
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返回局部变量的引用 :
ref return
允许方法返回一个引用到局部变量的引用,调用者可以通过这个引用修改原始数据。 -
返回的局部变量必须在方法调用结束后仍然存在 :为了满足这个要求,返回的局部变量通常被分配在
stackalloc
内存中,或者作为ref struct
的成员。 -
调用者可以通过返回的引用修改数据:由于返回的是引用,调用者对返回值的任何修改都会反映在原始数据上。
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使用 ref 关键字 :在方法的返回类型前使用
ref
关键字来指示该方法返回一个引用。 -
调用方法时也需要使用 ref :当调用返回
ref
的方法时,你需要使用ref
关键字来接收返回的引用。 -
示例:
csprivate ref int GetCount() { int count = 1; // 局部变量 return ref count; // 返回局部变量的引用 } void IncrementCount() { ref int count = ref GetCount(); count += 1; // 修改原始的局部变量 }
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使用场景 :
ref return
可以在需要优化性能的场景中使用,尤其是在避免不必要的数据复制时。例如,在处理大型数据结构或与非托管代码交互时,ref return
可以提供一种有效的方式来传递和修改数据。 -
限制 :由于
ref return
改变了局部变量的作用域,因此在使用时需要小心,以避免意外的行为或内存问题。
ref return
是 C# 中一个强大的特性,它提供了更多的灵活性来处理数据的传递和修改。然而,由于它改变了局部变量的生命周期和作用域,因此在实际应用中需要谨慎使用。
通过new创建的结构体是放在堆上
在 C# 中,结构体(Struct)通常不需要使用 new
关键字来创建实例。结构体是值类型,它们的实例可以在栈上自动分配,并且可以通过直接赋值来创建。例如:
cs
Point p = new Point(); // 错误,结构体通常不使用new
Point p2 = new Point(10, 20); // 正确,但不是推荐的方式
Point p3 = { X = 10, Y = 20 }; // 推荐的方式,使用初始化器
Point p4 = new Point { X = 10, Y = 20 }; // 另一种推荐的方式
然而,如果你确实想要使用 new
关键字来创建结构体的实例,C# 也允许这样做,但这并不是推荐的做法。使用 new
创建结构体实例时,实际上是在堆上分配内存,这会导致额外的性能开销,因为堆分配需要垃圾回收器的介入。此外,使用 new
创建的值类型实例在某些情况下可能会引起混淆,因为它们的行为更接近于引用类型。
在大多数情况下,你应该避免使用 new
来创建结构体的实例,而是使用默认构造函数或初始化器来初始化它们。如果你需要在堆上创建结构体的实例,可以使用 Activator.CreateInstance
方法,但这通常不是必要的,除非有特定的需求。
cs
// 使用Activator.CreateInstance在堆上创建结构体实例
Point p5 = (Point)Activator.CreateInstance(typeof(Point));
总的来说,结构体作为值类型,其设计初衷是为了在栈上高效地分配和使用,而不是在堆上。因此,使用 new
创建结构体实例并不是 C# 中的常见做法