C#元组和Unity Vector3详解
一、C# 元组（Tuple）
1. 基本概念
- 元组是一种轻量级的数据结构
- 可以存储多个不同类型的值
- C# 7.0及以后版本支持更简洁的语法
- 支持命名和解构
2. 创建方式
csharp
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// 方式1：使用Tuple类
Tuple<int, string> tuple1 = new Tuple<int, string>(1, "Hello");
// 方式2：使用简写语法（C# 7.0+）
(int id, string name) tuple2 = (1, "Hello");
// 方式3：类型推断
var tuple3 = (id: 1, name: "Hello");
3. 元组特性
- 值类型（存储在栈上）
- 成员不可变（但可以整体重新赋值）
- 支持相等比较
- 可作为方法返回值
4. 常用操作
csharp
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// 访问元素
(int x, string y) tuple = (123, "test");
Console.WriteLine(tuple.x); // 使用命名
Console.WriteLine(tuple.Item1); // 使用默认Item名
// 解构
var (id, name) = GetPerson();
5. 实际应用场景
csharp
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// 返回多个值
(int min, int max) FindMinMax(int[] numbers)
{
return (numbers.Min(), numbers.Max());
}
// 作为字典键
Dictionary<(int, int), float> gridValues;
// 临时数据组合
var playerInfo = (health: 100, position: new Vector3(0,0,0));
二、Unity Vector3
1. 基本概念
- 表示3D空间中的点或方向
- 包含X、Y、Z三个浮点数分量
- 结构体类型（值类型）
- Unity中最常用的数据类型之一
2. 常用属性
csharp
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// 静态属性
Vector3.zero // (0, 0, 0)
Vector3.one // (1, 1, 1)
Vector3.up // (0, 1, 0)
Vector3.down // (0, -1, 0)
Vector3.left // (-1, 0, 0)
Vector3.right // (1, 0, 0)
Vector3.forward // (0, 0, 1)
Vector3.back // (0, 0, -1)
// 实例属性
vector.magnitude // 向量长度
vector.sqrMagnitude // 向量长度的平方
vector.normalized // 归一化后的向量
3. 常用方法
csharp
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// 静态方法
Vector3.Distance(a, b) // 两点间距离
Vector3.Angle(a, b) // 两向量夹角
Vector3.Dot(a, b) // 点积
Vector3.Cross(a, b) // 叉积
Vector3.Lerp(a, b, t) // 线性插值
Vector3.Slerp(a, b, t) // 球形插值
Vector3.Project(a, b) // 向量投影
Vector3.Reflect(a, normal) // 反射
// 实例方法
vector.Normalize() // 归一化
vector.Set(x, y, z) // 设置分量值
vector.ToString() // 转换为字符串
4. 运算符重载
csharp
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// 加减
Vector3 c = a + b;
Vector3 d = a - b;
// 乘除
Vector3 e = a * 2f;
Vector3 f = a / 2f;
// 取反
Vector3 g = -a;
5. 常见使用场景
位置操作
csharp
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// 移动物体
transform.position += Vector3.forward * speed * Time.deltaTime;
// 计算方向
Vector3 direction = target.position - transform.position;
旋转操作
csharp
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// 旋转物体
transform.rotation = Quaternion.LookRotation(direction);
// 插值旋转
transform.rotation = Quaternion.Slerp(
transform.rotation,
targetRotation,
Time.deltaTime * rotateSpeed
);
物理计算
csharp
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// 添加力
rigidbody.AddForce(Vector3.up * jumpForce);
// 速度设置
rigidbody.velocity = new Vector3(x, y, z);
6. 性能优化建议
- 计算优化
csharp
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// 优化前
if (Vector3.Distance(a, b) < range)
// 优化后（避免开方运算）
if ((a - b).sqrMagnitude < range * range)
- 内存优化
csharp
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// 避免频繁创建新的Vector3
private Vector3 moveDirection;
void Update() {
moveDirection.Set(x, y, z);
transform.position += moveDirection * speed * Time.deltaTime;
}
7. 最佳实践
- 向量运算
csharp
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// 标准化方向向量
Vector3 direction = (target.position - transform.position).normalized;
// 使用点积判断方向
float dot = Vector3.Dot(transform.forward, direction);
bool isInFront = dot > 0;
- 插值应用
csharp
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// 平滑移动
transform.position = Vector3.Lerp(
transform.position,
targetPosition,
smoothSpeed * Time.deltaTime
);
// 相机跟随
Vector3 desiredPosition = target.position + offset;
transform.position = Vector3.SmoothDamp(
transform.position,
desiredPosition,
ref velocity,
smoothTime
);
总结
- 元组（Tuple）
- 适合临时组合多个值
- 方法返回多个值时很有用
- 注意性能开销，不适合频繁创建
- Vector3
- Unity 3D开发中最基础的数据类型
- 掌握常用属性和方法
- 注意性能优化
- 合理使用插值实现平滑效果