C# 结构体(Struct)
在 C# 中,结构体(struct)是一种值类型(value type),用于组织和存储相关数据。
在 C# 中,结构体是值类型数据结构,这样使得一个单一变量可以存储各种数据类型的相关数据。
struct 关键字用于创建结构体。
结构体是用来代表一个记录,假设您想跟踪图书馆中书的动态,您可能想跟踪每本书的以下属性:
- Title
- Author
- Subject
- Book ID
定义结构体
为了定义一个结构体,您必须使用 struct 语句。
struct 语句为程序定义了一个带有多个成员的新的数据类型。
例如,您可以按照如下的方式声明 Book 结构:
struct Books { public string title; public string author; public string subject; public int book_id; };
下面的程序演示了结构的用法:
实例
using System;
using System.Text;
struct Books
{
public string title;
public string author;
public string subject;
public int book_id;
};
public class testStructure
{
public static void Main(string[] args)
{
Books Book1; /* 声明 Book1,类型为 Books */
Books Book2; /* 声明 Book2,类型为 Books */
/* book 1 详述 */
Book1.title = "C Programming";
Book1.author = "Nuha Ali";
Book1.subject = "C Programming Tutorial";
Book1.book_id = 6495407;
/* book 2 详述 */
Book2.title = "Telecom Billing";
Book2.author = "Zara Ali";
Book2.subject = "Telecom Billing Tutorial";
Book2.book_id = 6495700;
/* 打印 Book1 信息 */
Console.WriteLine( "Book 1 title : {0}", Book1.title);
Console.WriteLine("Book 1 author : {0}", Book1.author);
Console.WriteLine("Book 1 subject : {0}", Book1.subject);
Console.WriteLine("Book 1 book_id :{0}", Book1.book_id);
/* 打印 Book2 信息 */
Console.WriteLine("Book 2 title : {0}", Book2.title);
Console.WriteLine("Book 2 author : {0}", Book2.author);
Console.WriteLine("Book 2 subject : {0}", Book2.subject);
Console.WriteLine("Book 2 book_id : {0}", Book2.book_id);
Console.ReadKey();
}
}
using System.Text;
struct Books
{
public string title;
public string author;
public string subject;
public int book_id;
};
public class testStructure
{
public static void Main(string[] args)
{
Books Book1; /* 声明 Book1,类型为 Books */
Books Book2; /* 声明 Book2,类型为 Books */
/* book 1 详述 */
Book1.title = "C Programming";
Book1.author = "Nuha Ali";
Book1.subject = "C Programming Tutorial";
Book1.book_id = 6495407;
/* book 2 详述 */
Book2.title = "Telecom Billing";
Book2.author = "Zara Ali";
Book2.subject = "Telecom Billing Tutorial";
Book2.book_id = 6495700;
/* 打印 Book1 信息 */
Console.WriteLine( "Book 1 title : {0}", Book1.title);
Console.WriteLine("Book 1 author : {0}", Book1.author);
Console.WriteLine("Book 1 subject : {0}", Book1.subject);
Console.WriteLine("Book 1 book_id :{0}", Book1.book_id);
/* 打印 Book2 信息 */
Console.WriteLine("Book 2 title : {0}", Book2.title);
Console.WriteLine("Book 2 author : {0}", Book2.author);
Console.WriteLine("Book 2 subject : {0}", Book2.subject);
Console.WriteLine("Book 2 book_id : {0}", Book2.book_id);
Console.ReadKey();
}
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
Book 1 title : C Programming Book 1 author : Nuha Ali Book 1 subject : C Programming Tutorial Book 1 book_id : 6495407 Book 2 title : Telecom Billing Book 2 author : Zara Ali Book 2 subject : Telecom Billing Tutorial Book 2 book_id : 6495700
C# 结构的特点
结构提供了一种轻量级的数据类型,适用于表示简单的数据结构,具有较好的性能特性和值语义:
- 结构可带有方法、字段、索引、属性、运算符方法和事件,适用于表示轻量级数据的情况,如坐标、范围、日期、时间等。
- 结构可定义构造函数,但不能定义析构函数。但是,您不能为结构定义无参构造函数。无参构造函数(默认)是自动定义的,且不能被改变。
- 与类不同,结构不能继承其他的结构或类。
- 结构不能作为其他结构或类的基础结构。
- 结构可实现一个或多个接口。
- 结构成员不能指定为 abstract、virtual 或 protected。
- 当您使用 New 操作符创建一个结构对象时,会调用适当的构造函数来创建结构。与类不同,结构可以不使用 New 操作符即可被实例化。
- 如果不使用 New 操作符,只有在所有的字段都被初始化之后,字段才被赋值,对象才被使用。
- 结构变量通常分配在栈上,这使得它们的创建和销毁速度更快。但是,如果将结构用作类的字段,且这个类是引用类型,那么结构将存储在堆上。
- 结构默认情况下是可变的,这意味着你可以修改它们的字段。但是,如果结构定义为只读,那么它的字段将是不可变的。
类 vs 结构
类和结构在设计和使用时有不同的考虑因素,类适合表示复杂的对象和行为,支持继承和多态性,而结构则更适合表示轻量级数据和值类型,以提高性能并避免引用的管理开销。
类和结构有以下几个基本的不同点:
值类型 vs 引用类型:
- 结构是值类型(Value Type): 结构是值类型,它们在栈上分配内存,而不是在堆上。当将结构实例传递给方法或赋值给另一个变量时,将复制整个结构的内容。
- 类是引用类型(Reference Type): 类是引用类型,它们在堆上分配内存。当将类实例传递给方法或赋值给另一个变量时,实际上是传递引用(内存地址)而不是整个对象的副本。
继承和多态性:
- 结构不能继承: 结构不能继承其他结构或类,也不能作为其他结构或类的基类。
- 类支持继承: 类支持继承和多态性,可以通过派生新类来扩展现有类的功能。
默认构造函数:
- 结构不能有无参数的构造函数: 结构不能包含无参数的构造函数。每个结构都必须有至少一个有参数的构造函数。
- 类可以有无参数的构造函数: 类可以包含无参数的构造函数,如果没有提供构造函数,系统会提供默认的无参数构造函数。
赋值行为:
- 类型为类的变量在赋值时存储的是引用,因此两个变量指向同一个对象。
- 结构变量在赋值时会复制整个结构,因此每个变量都有自己的独立副本。
传递方式:
- 类型为类的对象在方法调用时通过引用传递,这意味着在方法中对对象所做的更改会影响到原始对象。
- 结构对象通常通过值传递,这意味着传递的是结构的副本,而不是原始结构对象本身。因此,在方法中对结构所做的更改不会影响到原始对象。
可空性:
- 结构体是值类型,不能直接设置为 null:因为 null 是引用类型的默认值,而不是值类型的默认值。如果你需要表示结构体变量的缺失或无效状态,可以使用 Nullable<T> 或称为 T? 的可空类型。
- 类默认可为null: 类的实例默认可以为
null
,因为它们是引用类型。
性能和内存分配:
- 结构通常更轻量: 由于结构是值类型且在栈上分配内存,它们通常比类更轻量,适用于简单的数据表示。
- 类可能有更多开销: 由于类是引用类型,可能涉及更多的内存开销和管理。
以下实例中,MyStruct 是一个结构,而 MyClass 是一个类。
注释部分演示了结构不能包含无参数的构造函数、不能继承以及结构的实例复制是复制整个结构的内容。与之相反,类可以包含无参数的构造函数,可以继承,并且实例复制是复制引用。
实例
using System;
// 结构声明
struct MyStruct
{
public int X;
public int Y;
// 结构不能有无参数的构造函数
// public MyStruct()
// {
// }
// 有参数的构造函数
public MyStruct(int x, int y)
{
X = x;
Y = y;
}
// 结构不能继承
// struct MyDerivedStruct : MyBaseStruct
// {
// }
}
// 类声明
class MyClass
{
public int X;
public int Y;
// 类可以有无参数的构造函数
public MyClass()
{
}
// 有参数的构造函数
public MyClass(int x, int y)
{
X = x;
Y = y;
}
// 类支持继承
// class MyDerivedClass : MyBaseClass
// {
// }
}
class Program
{
static void Main()
{
// 结构是值类型,分配在栈上
MyStruct structInstance1 = new MyStruct(1, 2);
MyStruct structInstance2 = structInstance1; // 复制整个结构
// 类是引用类型,分配在堆上
MyClass classInstance1 = new MyClass(3, 4);
MyClass classInstance2 = classInstance1; // 复制引用,指向同一个对象
// 修改结构实例不影响其他实例
structInstance1.X = 5;
Console.WriteLine($"Struct: {structInstance1.X}, {structInstance2.X}");
// 修改类实例会影响其他实例
classInstance1.X = 6;
Console.WriteLine($"Class: {classInstance1.X}, {classInstance2.X}");
}
}
// 结构声明
struct MyStruct
{
public int X;
public int Y;
// 结构不能有无参数的构造函数
// public MyStruct()
// {
// }
// 有参数的构造函数
public MyStruct(int x, int y)
{
X = x;
Y = y;
}
// 结构不能继承
// struct MyDerivedStruct : MyBaseStruct
// {
// }
}
// 类声明
class MyClass
{
public int X;
public int Y;
// 类可以有无参数的构造函数
public MyClass()
{
}
// 有参数的构造函数
public MyClass(int x, int y)
{
X = x;
Y = y;
}
// 类支持继承
// class MyDerivedClass : MyBaseClass
// {
// }
}
class Program
{
static void Main()
{
// 结构是值类型,分配在栈上
MyStruct structInstance1 = new MyStruct(1, 2);
MyStruct structInstance2 = structInstance1; // 复制整个结构
// 类是引用类型,分配在堆上
MyClass classInstance1 = new MyClass(3, 4);
MyClass classInstance2 = classInstance1; // 复制引用,指向同一个对象
// 修改结构实例不影响其他实例
structInstance1.X = 5;
Console.WriteLine($"Struct: {structInstance1.X}, {structInstance2.X}");
// 修改类实例会影响其他实例
classInstance1.X = 6;
Console.WriteLine($"Class: {classInstance1.X}, {classInstance2.X}");
}
}
针对上述讨论,让我们重写前面的实例:
实例
using System;
using System.Text;
struct Books
{
private string title;
private string author;
private string subject;
private int book_id;
public void setValues(string t, string a, string s, int id)
{
title = t;
author = a;
subject = s;
book_id =id;
}
public void display()
{
Console.WriteLine("Title : {0}", title);
Console.WriteLine("Author : {0}", author);
Console.WriteLine("Subject : {0}", subject);
Console.WriteLine("Book_id :{0}", book_id);
}
};
public class testStructure
{
public static void Main(string[] args)
{
Books Book1 = new Books(); /* 声明 Book1,类型为 Books */
Books Book2 = new Books(); /* 声明 Book2,类型为 Books */
/* book 1 详述 */
Book1.setValues("C Programming",
"Nuha Ali", "C Programming Tutorial",6495407);
/* book 2 详述 */
Book2.setValues("Telecom Billing",
"Zara Ali", "Telecom Billing Tutorial", 6495700);
/* 打印 Book1 信息 */
Book1.display();
/* 打印 Book2 信息 */
Book2.display();
Console.ReadKey();
}
}
using System.Text;
struct Books
{
private string title;
private string author;
private string subject;
private int book_id;
public void setValues(string t, string a, string s, int id)
{
title = t;
author = a;
subject = s;
book_id =id;
}
public void display()
{
Console.WriteLine("Title : {0}", title);
Console.WriteLine("Author : {0}", author);
Console.WriteLine("Subject : {0}", subject);
Console.WriteLine("Book_id :{0}", book_id);
}
};
public class testStructure
{
public static void Main(string[] args)
{
Books Book1 = new Books(); /* 声明 Book1,类型为 Books */
Books Book2 = new Books(); /* 声明 Book2,类型为 Books */
/* book 1 详述 */
Book1.setValues("C Programming",
"Nuha Ali", "C Programming Tutorial",6495407);
/* book 2 详述 */
Book2.setValues("Telecom Billing",
"Zara Ali", "Telecom Billing Tutorial", 6495700);
/* 打印 Book1 信息 */
Book1.display();
/* 打印 Book2 信息 */
Book2.display();
Console.ReadKey();
}
}
当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:
Title : C Programming Author : Nuha Ali Subject : C Programming Tutorial Book_id : 6495407 Title : Telecom Billing Author : Zara Ali Subject : Telecom Billing Tutorial Book_id : 6495700
轩哥
104***4136@qq.com
补充:类与结构体的区别
1、结构体中声明的字段无法赋予初值,类可以:
执行以上代码将出现“结构中不能实例属性或字段初始值设定”的报错,而类中无此限制,代码如下:
2、结构体的构造函数中,必须为结构体所有字段赋值,类的构造函数无此限制:
补充:类与结构的选择
首先明确,类的对象是存储在堆空间中,结构存储在栈中。堆空间大,但访问速度较慢,栈空间小,访问速度相对更快。故而,当我们描述一个轻量级对象的时候,结构可提高效率,成本更低。当然,这也得从需求出发,假如我们在传值的时候希望传递的是对象的引用地址而不是对象的拷贝,就应该使用类了。
轩哥
104***4136@qq.com
King
136***0456@qq.com
参考地址
C# 中结构类型和类类型在语法上非常相似,他们都是一种数据结构,都可以包括数据成员和方法成员。
结构和类的区别:
C# 中的简单类型,如int、double、bool等都是结构类型。如果需要的话,甚至可以使用结构类型结合运算符运算重载,再为 C# 语言创建出一种新的值类型来。
由于结构是值类型,并且直接存储数据,因此在一个对象的主要成员为数据且数据量不大的情况下,使用结构会带来更好的性能。
因为结构是值类型,因此在为结构分配内存,或者当结构超出了作用域被删除时,性能会非常好,因为他们将内联或者保存在堆栈中。当把一个结构类型的变量赋值给另一个结构时,对性能的影响取决于结构的大小,如果结构的数据成员非常多而且复杂,就会造成损失,接下来使用一段代码来说明这个问题。
结构和类的适用场合分析:
King
136***0456@qq.com
参考地址