本文詳細分析了C#中struct和class的區別，對於C#初學者來說是有必要加以了解並掌握的。
簡單來說，struct是值類型，創建一個struct類型的實例被分配在棧上。class是引用類型，創建一個class類型實例被分配在托管堆上。但struct和class的區別遠不止這么簡單。
概括來講，struct和class的不同體現在：
● 類是引用類型，struct是值類型
● 在托管堆上創建類的實例，在棧上創建struct實例
● 類實例的賦值，賦的是引用地址，struct實例的賦值，賦的是值
● 類作為參數類型傳遞，傳遞的是引用地址，struct作為參數類型傳遞，傳遞的是值
● 類沒有默認無參構造函數，struct有默認無參構造函數
● 類支持繼承，struct不支持繼承
● 類偏向於"面向對象",用於復雜、大型數據，struct偏向於"簡單值"，比如小於16字節，結構簡單
● 類的成員很容易賦初值，很難給struct類型成員賦初值
● 類的實例只能通過new SomeClass()來創建，struct類型的實例既可以通過new SomeStruct()來創建，也可以通過SomeStruct myStruct;來創建
一、從賦值的角度體驗struct和class的不同
引用類型賦值，是把地址賦值給了變量
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class
Program
{
static
void
Main(
string
[] args)
{
SizeClass sizeClass =
new
SizeClass(){Width = 10, Length = 10};
Console.WriteLine(
"賦值前：width={0},length={1}"
, sizeClass.Width, sizeClass.Length);
var copyOfSizeClass = sizeClass;
copyOfSizeClass.Length = 5;
copyOfSizeClass.Width = 5;
Console.WriteLine(
"賦值后：width={0},length={1}"
,sizeClass.Width, sizeClass.Length);
Console.ReadKey();
}
}
public
class
SizeClass
{
public
int
Width {
get
;
set
; }
public
int
Length {
get
;
set
; }
}
public
struct
SizeStruct
{
public
int
Width {
get
;
set
; }
public
int
Length {
get
;
set
; }
}
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運行結果如下圖所示：
以上，當把sizeClass賦值給copyOfSize變量的時候，是把sizeClass所指向的地址賦值給了copyOfSize變量，2個變量同時指向同一個地址。所以，當改變copyOfSizeClass變量的值，也相當於改變了sizeClass的值。
struct類型賦值，是完全拷貝，在棧上多了一個完全一樣的變量
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class
Program
{
static
void
Main(
string
[] args)
{
SizeStruct sizeStruct =
new
SizeStruct(){Length = 10, Width = 10};
Console.WriteLine(
"賦值前：width={0},length={1}"
, sizeStruct.Width, sizeStruct.Length);
var copyOfSizeStruct = sizeStruct;
copyOfSizeStruct.Length = 5;
copyOfSizeStruct.Width = 5;
Console.WriteLine(
"賦值后：width={0},length={1}"
, sizeStruct.Width, sizeStruct.Length);
Console.ReadKey();
}
}
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程序運行結果如下圖所示：
以上，當把sizeStruct賦值給copyOfSizeStruct變量的時候，是完全拷貝，改變copyOfSizeStruct的值不會影響到sizeStruct。
二、從參數傳值角度體驗struct和class的不同
引用類型參數傳遞的是地址
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class
Program
{
static
void
Main(
string
[] args)
{
List<
string
> temp =
new
List<
string
>(){
"my"
,
"god"
};
temp.ForEach(t => Console.Write(t +
" "
));
Console.ReadKey();
}
public
static
void
ChangeReferenceType(List<
string
> list)
{
list =
new
List<
string
>(){
"hello"
,
"world"
};
}
}
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運行結果：my god
為什么不是hello world？
→棧上的temp指向托管堆上的一個集合實例
→當temp放到ChangeReferenceType(temp)方法中，本質是把temp指向的地址賦值給了變量list
→在ChangeReferenceType(List<string> list)方法內部，又把變量list的指向了另外一個集合實例地址
→但temp的指向地址一直沒有改變
我們再來改變ChangeReferenceType(List<string> list)內部實現方式，其它不變。
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class
Program
{
static
void
Main(
string
[] args)
{
List<
string
> temp =
new
List<
string
>(){
"my"
,
"god"
};
ChangeReferenceType(temp);
temp.ForEach(t => Console.Write(t +
" "
));
Console.ReadKey();
}
public
static
void
ChangeReferenceType(List<
string
> list)
{
list.Clear();
list.Add(
"hello"
);
list.Add(
"world"
);
}
}
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運行結果：hello world
為什么不是my god？
→棧上的temp指向托管堆上的一個集合實例
→當temp放到ChangeReferenceType(temp)方法中，本質是把temp指向的地址賦值給了變量list
→在ChangeReferenceType(List<string> list)方法內部，把temp和list共同指向的實例清空，又添加"hello"和"world"2個元素
→由於list和temp指向的實例是一樣的，所以改變list指向的實例就等同於改變temp指向的實例
以上，很好地說明了：引用類型參數傳遞的是地址。
值類型struct參數傳遞的是值
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class
Program
{
static
void
Main(
string
[] args)
{
Size s =
new
Size(){Length = 10, Width = 10};
ChangeStructType(s);
Console.Write(
"Length={0},Width={1}"
, s.Length,s.Width);
Console.ReadKey();
}
public
static
void
ChangeStructType(Size size)
{
size.Length = 0;
size.Width = 0;
}
}
public
struct
Size
{
public
int
Length {
get
;
set
; }
public
int
Width {
get
;
set
; }
}
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運行結果如下圖所示：
為什么Length和Width不是0呢？
→在棧上變量size
→當通過ChangeStructType(size)，把s變量賦值給ChangeStructType(Size size)中的size變量，其本質是在棧上又創建了一個變量size，size的值和s是完全一樣的
→在ChangeStructType(Size size)內部改變size的值，與變量s毫無關系
三、從struct類型的struct類型屬性和struct引用類型屬性體驗struct和class的不同
假設有一個struct，它有struct類型的屬性
以下， struct類型Room有struct類型的屬性TableSize和TvSize，我們如何通過Room實例來修改其struct類型的屬性值呢？
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class
Program
{
static
void
Main(
string
[] args)
{
Room r =
new
Room()
{
TableSize =
new
Size(){Length = 100, Width = 80},
TvSize =
new
Size(){Length = 10, Width = 8}
};
r.TableSize.Length = 0;
Console.WriteLine(
"table目前的尺寸是：length={0},width={1}"
, r.TableSize.Length, r.TableSize.Width);
Console.ReadKey();
}
}
public
struct
Size
{
public
int
Length {
get
;
set
; }
public
int
Width {
get
;
set
; }
}
public
struct
Room
{
public
Size TableSize {
get
;
set
; }
public
Size TvSize {
get
;
set
; }
}
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以上，r.TableSize.Length = 0；此處會報錯：不能修改r.TableSize的值，因為不是變量。的確，r.TableSize只是Size的一份拷貝，而且也沒有賦值給其它變量，所以r.TableSize是臨時的，會被自動回收，對其賦值也是沒有意義的。
如果要修改r.TableSize，只需把
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r.TableSize.Length = 0;
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改成如下：
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r.TableSize =
new
Size(){Length = 0, Width = 0};
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運行結果如下圖所示：
可見，改變struct類型的struct類型屬性的某個屬性是行不通的，因為像以上r.TableSize只是一份拷貝，是臨時的，會被自動回收的。要改變struct類型的struct類型屬性，就需要像上面一樣，給r.TableSize賦上一個完整的Size實例。
假設有一個struct，它有引用類型的屬性呢？
以下，struct類型的Room有引用類型屬性，TableSize和TvSize,如何通過Room實例來修改其引用類型的屬性值呢？並且，我們在類Size中定義了一個事件，當給Size的屬性賦值時就觸發事件，提示size類的屬性值發生了改變。
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class
Program
{
static
void
Main(
string
[] args)
{
var oneSize =
new
Size() {Length = 10, Width = 10};
var twoSize = oneSize;
oneSize.Changed += (s, e) => Console.Write(
"Size發生了改變~~"
);
oneSize.Length = 0;
Console.ReadKey();
}
}
public
class
Size
{
private
int
_length;
private
int
_width;
public
event
System.EventHandler Changed;
public
int
Length
{
get
{
return
_length; }
set
{
_length = value;
OnChanged();
}
}
public
int
Width
{
get
{
return
_width; }
set
{ _width = value; OnChanged(); }
}
private
void
OnChanged()
{
if
(Changed !=
null
)
{
Changed(
this
,
new
EventArgs());
}
}
}
public
struct
Room
{
public
Size TableSize {
get
;
set
; }
public
Size TvSize {
get
;
set
; }
}
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運行，顯示：Size發生了改變~~
對oneSize.Length的修改，實際上修改的是oneSize.Length指向托管堆上的實例。
四、從構造函數體驗struct和class的不同
struct類型包含隱式的默認無參構造函數
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class
Program
{
static
void
Main(
string
[] args)
{
var size =
new
SizeStruct();
Console.WriteLine(
"length={0},width={1}"
, size.Length, size.Width);
Console.ReadKey();
}
}
public
struct
SizeStruct
{
public
int
Length {
get
;
set
; }
public
int
Width {
get
;
set
; }
}
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運行結果如下圖所示：
為什么我們沒有給SizeStruct定義無參構造函數，而沒有報錯？
--因為，struct類型有一個隱式的無參構造函數，並且給所有的成員賦上默認值,int類型屬性成員的默認值是0。
類不包含隱式無參構造函數
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class
Program
{
static
void
Main(
string
[] args)
{
var size =
new
SizeClass();
Console.WriteLine(
"length={0},width={1}"
, size.Length, size.Width);
Console.ReadKey();
}
}
public
class
SizeClass
{
public
int
Length {
get
;
set
; }
public
int
Width {
get
;
set
; }
public
SizeClass(
int
length,
int
width)
{
Length = length;
Width = Width;
}
}
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運行，報錯：SizeClass不包含0個參數的構造函數
五、從給類型成員賦初值體驗struct和class的不同
如果直接給字段賦初值。
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public
struct
SizeStruct
{
public
int
_length = 10;
}
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運行，報錯：結構中不能有實例字段初始值設定項
如果通過構造函數給字段賦初值。
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public
struct
SizeStruct
{
public
int
_length;
public
SizeStruct()
{
_length = 10;
}
}
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運行，報錯：結構中不能包含顯式無參數構造函數
可見，給struct類型成員賦初值是不太容易的，而給class成員賦初值,no problem。
何時使用struct，何時使用class?
在多數情況下，推薦使用class類，因為無論是類的賦值、作為參數類型傳遞，還是返回類的實例，實際拷貝的是托管堆上引用地址，也就大概4個字節，這非常有助於性能的提升。
而作為struct類型，無論是賦值，作為參數類型傳遞，還是返回struct類型實例，是完全拷貝，會占用棧上的空間。根據Microsoft's Value Type Recommendations，在如下情況下，推薦使用struct：
● 小於16個字節
● 偏向於值，是簡單數據，而不是偏向於"面向對象"
● 希望值不可變