C#教程 - 结构类型（Struct Type）

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2022年9月15日 发布。
2022年9月10日 从笔记迁移到博客。

结构类型（Struct Type）说明

提供类似类的一种逻辑结构，是一种用户自定义的值类型，可以包含数值和方法

结构是值类型,不可以赋值为null

结构传参按 值传递

结构自带默认无参构造函数并且不可以删除

结构禁止字段成员声明时初始化

自定义结构的构造函数必须初始化所有成员

结构没有析构函数,但可以自定义实现IDisponse

结构是sealed，不可以派生

结构也可以是泛型的

结构可以实现接口

结构也支持分部结构

结构继承自System.ValueType，而System.ValueType继承自System.Object

预定义基础类型在.NET库中本质上都是定义为结构类型

结构与类对比

相同：结构 和 类 都具有 数据 和 函数成员

区别：

Class是引用类型，Struct是值类型

结构是隐式密封的，不可以派生（隐式集成自System.Object和System.ValueType）

Struct使用自定义的构造函数后，系统自带的构造函数不会消失

struct不支持带参数的构造函数（parameterless constructor）、析构函数（finalizer）

​ 在声明结构的时候进行不可以对字段赋值

​ struct不支持属性初始化器（field initializers）

​ struct不支持虚成员或保护字段（virtual or protected members）

一般情况下，结构的实例消耗小，使用结构可以提高一些性能，但是装箱和拆箱的消耗也不低，需要权衡考虑

尽量少或者最好不要在结构中定义方法，只让结构保存数据成员，用于管理数据集

结构可以包含类可以包含的所有成员，但以下成员除外：

无参数的构造函数（A parameterless constructor）

字段初始化（Field initializers）

析构器（A finalizer）

虚成员或保护成员（Virtual or protected members）

声明结构类型

struct Panda
{
}

注意：结构中的字段不可以直接定义时初始化

注意：结构类型中的成员不可以使用以下修饰符：

protected、internal、virtual、abstract

实例：声明结构的错误示例

public struct Point
{
    int x = 1;        // Illegal: field initializer
    int y;
    public Point() { }           // Illegal: parameterless constructor
    public Point(int x) { this.x = x; }  // Illegal: must assign field y
}

只读 与 结构

说明

注意：除非必要，否则尽量不要将值类型定义为不可变

只读结构（Read-only Structs）

只读结构内部所有的字段都只能是只读的，可以防止字段被修改

注意：从C# 7.2可用

注意：从C# 8开始支持只读方法

实例：只读结构内的只读字段

readonly struct Point
{
    //只读字段成员
    public readonly int _X;
    public readonly int _Y;
    public Point(int x, int y)
    {
        this._X = x;
        this._Y = y;
    }
}

实例：结构内的只读方法

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;
    public Point(int x, int y)
    {
        this.X = x;
        this.Y = y;
    }

    //只读方法
    public readonly void ResetX()
    {
        Console.WriteLine("Panda666");
    }
}

实例：可以给结构体内的方法定义为readonly，这样该方法就不可以修改成员

struct Point
{
    public int X, Y;
    public readonly void ResetX() => X = 0; // Error!
}

注意：如果readonly函数调用非readonly函数，编译器将生成警告

只读属性成员

从C# 6.0开始支持结构内定义只读属性

实例：

public struct PandaStruct
{
    //只读属性成员
    public string Property1 { get; }
    public string Property2 { get; }

    public PandaStruct(string arg1, string arg2)
    {
        this.Property1 = arg1;
        this.Property2 = arg2;
    }
}

引用结构（Ref Structs）

使用ref关键字修饰struct后，struct只能分配在栈上

注意：从C# 7.2 开始可用

常见使用场景：

配合e Span 和 ReadOnlySpan structs使用

实例：ref struct分配到堆上，出现错误

ref struct Point { public int X, Y; }
class MyClass { Point P; } 
// Error: will not compile! 作为类的成员，将分配在堆上
var points = new Point [100];
// Error: will not compile! 作为数组的类型，数组分配在堆上

实例：可以用ref struct的地方和不可以用的地方

using System;
using System.Text.Json;

namespace ConsoleApp2
{
    /// <summary>
    /// 定义引用结构体
    /// </summary>
    public ref struct PandaStruct
    {
        public string Code{ get; set; }
        public string Title { get; set; }
    }

    public class PandaClass
    {
        //定义成员
        public PandaStruct E;  //error，不可以这样
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //这样是可以的
            PandaStruct pandaStruct = new PandaStruct();

            //wait
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

结构赋值

结构是值类型，所以一般存储在栈上

结构与结构之间赋值是复制的内容，而类之间的赋值时复制的引用

构造函数与析构函数

结构可以有构造函数，但是不可以有析构函数

结构默认自带一个无参数的构造函数，并且该构造函数不可以删除和自定义

但可以自定义其他构造函数

结构的构造函数可以是静态的

实例化结构

实例化结构可以使用new或者不使用new

不使用new的话，需要把每个字段都赋值之后才可以使用其函数成员

using System;

namespace Test
{
    struct Panda
    {
        private int _x;
        private int _y;

        public Panda(int x, int y)
        {
            this._x = x;
            this._y = y;
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main()
        {
            Panda s = new Panda(1, 2);

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

实例：实例化结构默认值

struct PandaStruct { }
PandaStruct pandaStruct = default;

数据成员默认初始化的默认值

Unlike with instance fields

if no initialization for a static field is provided

the static field will automatically be assigned its default value (0, null, false, and so on)—the equivalent of default(T)

结构装箱和拆箱

装箱（boxing）：将 值类型 包装为 引用类型

拆箱（unboxing）：将 引用类型 中的数据转为 值类型

结构作为返回值和参数

作为返回值：返回的是结构实例的值副本

作为值参数：使用的是实参的值副本

ref和out参数：结构作为ref或out参数，传入的参数是结构实例的别名

泛型结构

struct Panda<T>
{
    public Panda(T code)
    {
        this.Code = code;
    }

    public T Code { get; set; }
}

结构最佳实践

除非结构在逻辑上表示单个值，占用16个字节或更少的存储空间

不可变且不经常装箱，否则请勿定义结构