经常听到有朋友在讨论C#中的结构与类有什么区别.正好这几日闲来无事,自己总结一下,希望大家指点.
1. 首先是语法定义上的区别啦,这个就不用多说了.定义类使用关键字class 定义结构使用关键字struct.在语法上其实类和结构有着很多相似的地方.
定义类的语法
class Person { private string name; private int age; public void SayHi() { Console.WriteLine("Hello,My Name is "+this.name+",My Age is "+this.age); } }
定义结构的语法.
struct Rectangle { private int width; private int height; public int GetArea() { return this.width * height; } }
从语法上来看.它们的语法都大同小异,类里面的成员几乎都可以定义在结构体中,但是析构函数除外.这是为什么呢?后面解答.
2. 虽然我们说它们的语法极其相似,但是它们在语法还是有几点区别的.
a.在结构体中可以声明字段,但是声明字段的时候是不能给初始值的.所以当我们试图这样写代码的时候,C#编译器在将源代码编译成程序集的是会提示语法错误.
我们知道如果我们在类中声明1个字段的同时给这个字段赋初始值,这样是可以滴,就像下面这样.
class Person { private string name ="jack"; }
但是如果像下面这样确实不行滴.声明完1个字段，再为这个字段赋值,就像下面这样.
class Person { private string name; name="jack"; }
所以我们说,在类下面只能直接定义类的成员,只能定义. 比如定义成员字段,属性 方法 构造函数等等.上面那样的代码name="jack"这样的代码我们称之为“执行代码”,意思就是说这些代码只有在被执行的时候才会有效果.而你试想一下,那么这些代码什么时候被执行呢? 创建类的对象的时候? 那还用得着构造函数吗? 经常看到一些初学者在类的下面直接写这样代码.
但是又有人会说了.诶, 那么为什么在声明类的字段的时候可以赋值呢?赋值表达式也是1个执行代码啊?为什么这样就不报错呢?给你看看下面的代码 你就会知道其中的真相了.
当我们使用C#编译器将这段代码编译为程序集的时候,看看微软为我们生成的代码吧.
展开构造函数,看看这里面有什么蹊跷吧！
是的,C#编译器在编译的时候,如果我们声明字段的时候为字段赋值,那么为字段赋值的代码C#编译器在编译的时候会将赋值的代码放到构造函数中去,其实严格意义上来说,类的字段也是不能有初始值的.只不过微软在背后帮我们做了点事情,我们不知道而已.
所以,不管在类和结构中,执行代码一定要写在方法中.不能直接写在结构或者类的下面.因为当执行代码写在方法中了,那么这些执行代码的执行时机才可以确定,就是这个方法被调用的时候了.
从上面的内容,我们可以看出.其实从本质上来说,类和结构的字段都是不能有初始值的.只不过微软在语法上允许我们在定义类的字段的时候为其赋值.但是背后微软其实是把赋值的执行代码放到构造函数中去执行的. 而结构体微软却不帮我们这样做.至于这其中是什么原因.查了些资料,也看了园子里其他博友的文章,感觉都不能说服我,但是自己也想不出1个确切的理由微软为什么要这样做.那就先放着吧,希望参透其中原理的童鞋能指点.
b. 关于构造函数.
首先,关于隐式构造函数.我们知道,在1个类中如果我们没有为类写任意的构造函数,那么C#编译器在编译的时候会自动的为这个类生成1个无参数的构造函数.我们将这个构造函数称之为隐式构造函数 但是一旦我们为这个类写了任意的1个构造函数的时候,这个隐式的构造函数就不会自动生成了.
在结构中,就不是这样了,在结构中隐式的构造函数无论如何都存在.看看代码吧.
在下面的代码中 我们为结构体写了1个带参数的构造函数.如下.
我们使用new关键字来创建结构体对象,我们发现调用构造函数的时候,提示是有两个构造函数的.多了1个无参数的构造函数.
那么 我们再想,能不能手动的写1个无参数的构造函数呢?我们怀着无比激动的心情,试一下.
结果是华丽丽的报错了.所以我们得出结论. 隐式的无参数的构造函数在结构中无论如何都是存在的,所以程序员不能手动的为结构添加1个无参数的构造函数.
关于构造函数当然还不仅仅如此.我们知道在类的构造函数中我们可以写一些任意的代码(前提是符合C#语法啦),在结构体的构造函数中虽然也可以写任意的代码.但是C#语法规定在结构体的构造函数中,必须要为结构体的所有字段赋值.看看下面的代码吧.
啊哦.....报错了.....
我们也知道,在结构中还可以定义属性,所以有童鞋就这样写啦.看下面代码.
这个错误,仍然提示我们在构造函数中没有为所有的字段赋值,这是很多童鞋遇到的问题,诶,不是要在构造函数中为所有的字段赋值么?我现在赋值了啊。为什么还是提示没有赋值呢? 我们在构造函数中为属性赋值 而属性又为字段赋值,为什么这样就不行呢? 原因很简单.因为语法要求我们为所有的字段赋值,虽然这里我们看得出来为属性赋值其实属性再把值赋值给字段, 我们说属性是对字段的操作,但是一定是这样的吗?我们完全可以在属性的set块里面什么都不写,如果什么都不写,那么属性还是在操作字段吗? 所以属性不一定是在操作字段的,在结构体的构造函数中我们为属性赋值,不认为是在对字段赋值,所以我们在构造函数中要直接为字段赋值.
但是我们可以在结构体的构造函数中为自动属性赋值，如下所示：
/// <summary> /// 结构体Rectangle /// </summary> struct Rectangle { /// <summary> /// 在结构体Rectangle中声明自动属性Width /// </summary> public int Width { get; set; } /// <summary> /// 在结构体Rectangle中声明自动属性Height /// </summary> public int Height { get; set; } /// <summary> /// 结构体构造函数中可以为自动属性Width、Height直接赋值 /// </summary> public Rectangle(int width, int height) { Width = width; Height = height; } }
c.创建结构体对象的方式.
创建结构体对象可以不使用new关键字.直接声明1个变量就可以.但是这样的话,结构体对象中的字段是没有初始值的,所以在使用字段之前必须要为这个字段赋值.
原因很简单.因为声明的时候就不能给初始值,虽然构造函数中为对象的字段赋值，但是此种方式创建结构体对象,没有调用构造函数,所以必须要程序员在使用之前手动赋值。下面这样就可以了.
另外1种创建结构体对象的方式和类一样,使用new关键字来创建,与不使用new关键字创建不同的是,通过使用new关键字创建结构体对象后,这个结构体对象的字段就已经有值了.原因不难理解,new关键字调用了构造函数,而结构体构造函数要求必须要为所有的字段赋值.
所以,我们不难猜出.结构体的无参数的构造函数做了什么事情,在无参数的构造函数中为所有的字段赋值,值类型的字段赋值0,给引用类型的字段赋值null.
如果要使用结构体的自动属性，必须使用new关键字创建结构体，例如像下面这样不使用new关键字创建结构体Rectangle，然后直接给Rectangle的自动属性Height和Width赋值是不行的
只有用new关键字先创建结构体Rectangle，才能使用其自动属性Height和Width
d. 结构体不能从另外1个结构或者类继承,但是可以实现接口（但是要注意，把结构体当成接口会隐式地发生装箱操作）.特殊的是.虽然结构不能从别的类或者结构继承,但是所有的结构都默认从ValueType类继承,ValueType类再从Object类继承.所以结构体对象仍然拥有超类Object的成员.看看下面的微软生成的代码就知道了.
3. 它们之间最大的区别 是结构体是值类型 类是引用类型.
结构体是值类型,当其作为1个局部变量的时候,变量是存储在栈空间中的,其对象的字段直接存储在这个变量中的.就像下面这样.
与引用类型的类不一样,引用类型的变量中存储的是对象在堆空间中的地址,所以当我们传递1个引用类型的变量的时候,其实传递的是变量的值(对象的地址) 传递完以后 对变量的修改会影响到另外1个变量指向的对象的值.
上面说了结构体是值类型，那么对结构体进行赋值，实际上是相当于对结构体做了浅复制，例如下面例子中用rectangle1给rectangle2赋值的时候，就相当于rectangle1内部调用了Object类的MemberwiseClone()方法做了浅复制
class Info { public int number; } /// <summary> /// 结构体Rectangle /// </summary> struct Rectangle { /// <summary> /// 在结构体Rectangle中声明自动属性Width /// </summary> public int Width { get; set; } /// <summary> /// 在结构体Rectangle中声明自动属性Height /// </summary> public int Height { get; set; } /// <summary> /// 结构体构造函数中可以为自动属性Width、Height直接赋值 /// </summary> public Rectangle(int width, int height, Info info) { Width = width; Height = height; this.info = info; } public Info info; } class Program { public static void Main() { Rectangle rectangle1 = new Rectangle() { Width = 100, Height = 200, info = new Info() { number = 300 } }; Rectangle rectangle2 = rectangle1;//相当于rectangle1内部调用了Object类的MemberwiseClone()方法做了浅复制 rectangle1.Width = 1000; rectangle1.Height = 2000; rectangle1.info.number = 3000; Console.WriteLine($"rectangle1 {rectangle1.Width}, height:{rectangle1.Height}, info:{rectangle1.info.number}"); Console.WriteLine($"rectangle2 {rectangle2.Width}, height:{rectangle2.Height}, info:{rectangle2.info.number}"); Console.Read(); } }
上面代码输出结果如下：
4. 最后 谈一下什么时候使用结构,什么使用类.
我们知道,结构存储在栈中,而栈有1个特点,就是空间较小,但是访问速度较快,堆空间较大,但是访问速度相对较慢.所以当我们描述1个轻量级对象的时候,可以将其定义为结构来提高效率.比如点,矩形，颜色,这些对象是轻量级的对象,因为描述他们,只需要少量的字段。当描述1个重量级对象的时候，我们知道类的对象是存储在堆空间中的,我们就将重量级对象定义为类. 他们都表示可以包含数据成员和函数成员的数据结构。与类不同的是，结构是值类型并且不需要堆分配。结构类型的变量直接包含结构的数据，而类类型的变量包含对数据的引用（该变量称为对象）。 struct 类型适合表示如点、矩形和颜色这样的轻量对象。尽管可能将一个点表示为类，但结构在某些方案中更有效。在一些情况下，结构的成本较低。例如，如果声明一个含有 1000 个点对象的数组，则将为引用每个对象分配附加的内存。所以结构适合表示1个轻量级对象.
基于另外1个理由我也会使用结构. 我们在变量传值的时候,我就是希望传递对象的拷贝,而不是对象的引用地址,那么这个时候也可以使用结构了.