淺析C# 結構體struct

阿新 • • 發佈：2020-08-25

結構體

有時候我們僅需要一個小的資料結構，類提供的功能多於我們需要的功能；考慮到效能原因，最好使用結構體。

結構體是值型別，儲存在棧中或儲存為內聯（如果結構體是儲存在堆中的另一個物件的一部分）。

例如類class:

public class Dimensions
{
  public Dimensions(double length,double width)
  {
    Length = length;
    Width = width;
  }
  public double Length { get; set; }
  public double Width { get; set; }
}

可以使用結構體struct替換:

public struct Dimensions
{
  public Dimensions(double length,double width)
  {
    Length = length;
    Width = width;
  }
  public double Length { get; set; }
  public double Width { get; set; }
}

也可以為結構體struct建立函式，和給類建立函式完全相同：

public struct Dimensions
{
  public Dimensions(double length,double width)
  {
    Length = length;
    Width = width;
  }
  public double Length { get; set; }
  public double Width { get; set; }
  public double Diagonal => Math.Sqrt(Length * Length + Width * Width);
}

結構體初始化

結構體是值型別，但在使用時的語法和類基本一模一樣。例如對於上面定義的類或結構體，均可使用程式碼：

Dimensions point = new Dimensions(3,6);

注意：

因為結構體是值型別，所以new運算子與類和其他引用型別的工作方式不同。

用於結構體struct的new運算子並不分配堆中的記憶體，而是隻呼叫相應的建構函式，根據傳送給它的引數，初始化所有欄位。

對於結構，變數宣告實際上是韋整個結構在棧中分配空間。例如用如下語法（如果是類的話，就會編譯錯誤）：

Dimensions point; //直接省略new
point.Length = 3;
point.Width = 6;

結構體遵循其他資料型別都遵守的規則：在使用前所有元素都必須進行初始化。

結構體的初始化方法：

使用new運算子
給所有的欄位直接賦值

結構體效能影響

為結構體分配記憶體時，速度非常快，因為它們將內聯或者儲存在棧中。結構體超出作用域被刪除時，速度也很快，不需要等待垃圾收集。
如果把結構體作為引數來傳遞，或者把一個結構體賦值給另一個結構體，結構體的所有內容就會被複制；這樣就會有效能損失。這也是為什麼結構體主要用於小的資料結構。
把結構體作為引數傳遞給方法時，應該把它作為ref引數傳遞 - 此時只傳遞了結構體在記憶體中地址。

只讀結構體

C#7.2開始，readonly修飾符可以應用於結構體struct，因此編譯器保證結構體的不變性。

public readonly struct Dimensions
{
  public Dimensions(double length,double width)
  {
    Length = length;
    Width = width;
  }
  public double Length { get; }
  public double Width { get; }
  public double Diagonal => Math.Sqrt(Length * Length + Width * Width);
}

對於readonly修飾符，如果在建立物件後型別更改了欄位或屬性，編譯器就會報錯。

使用readonly編譯器可以生成優化的程式碼，使其在傳遞結構體時不會複製結構體的內容；

相反，編譯器使用引用，因為它永遠不會改變。

注意：上面readonly結構體的屬性是隻讀的，只有get；如果有set的話，編譯會報錯：

error CS8341: Auto-implemented instance properties in readonly structs must be readonly.

結構體和類 - 值型別和引用型別

using System;
 
namespace value_reference
{
 
  public struct A
  {
    public int x { get; set; }
  }
 
  public class B
  {
    public int x { get; set; }
  }
 
  class Program
  {
    public static void UpdateStructValue(A a)
    {
      a.x = 10;
    }
 
    public static void UpdateObjectValue(B b)
    {
      b.x = 10;
    }
 
    static void Main(string[] args)
    {
      var a = new A { x = 1 };
      var b = new B { x = 1 };
 
      UpdateStructValue(a);
      UpdateObjectValue(b);
 
      Console.WriteLine($"a.x -> {a.x}");
      Console.WriteLine($"b.x -> {b.x}");
    }
  }
}

輸出結果：