[你必须知道的.NET] 第四回:后来居上:class和struct

1. 引言

提起class和struct,我们首先的感觉是语法几乎相同,待遇却翻天复地。历史将接力棒由面向过程编程传到面向对象编程,class和struct也背负着各自的命运前行。在我认为,struct英雄迟暮,class天下独行,最本质的区别是class是引用类型,而struct是值类型,它们在内存中的分配情况有所区别。由此产生的一系列差异性,本文将做以全面讨论。

2. 基本概念

2.1. 什么是class?

class(类)是面向对象编程的基本概念,是一种自定义数据结构类型,通常包含字段、属性、方法、属性、构造函数、索引器、操作符等。因为是基本的概念,所以不必在此详细描述,读者可以查询相关概念了解。我们重点强调的是.NET中,所有的类都最终继承自System.Object类,因此是一种引用类型,也就是说,new一个类的实例时,对象保存了该实例实际数据的引用地址,而对象的值保存在托管堆(managed heap)中。

2.2. 什么是struct?

struct(结构)是一种值类型,用于将一组相关的信息变量组织为一个单一的变量实体 。所有的结构都继承自System.ValueType类,因此是一种值类型,也就是说,struct实例分配在线程的堆栈(stack)上,它本身存储了值,而不包含指向该值的指针。所以在使用struct时,我们可以将其当作int、char这样的基本类型类对待。

3. 相同点,不同点

相同点:语法类似。

不同点:

·class是引用类型,继承自System.Object类;struct是值类型,继承自System.ValueType类,因此不具多态性。但是注意,System.ValueType是个引用类型。

·从职能观点来看,class表现为行为;而struct常用于存储数据。

·class支持继承,可以继承自类和接口;而struct没有继承性,struct不能从class继承,也不能作为class的基类,但struct支持接口继承(记得吗,《第二回:对抽象编程:接口和抽象类》也做过讨论)

·class可以声明无参构造函数,可以声明析构函数;而struct只能声明带参数构造函数,且不能声明析构函数。因此,struct没有自定义的默认无参构造函数,默认无参构造器只是简单地把所有值初始化为它们的0等价值

·实例化时,class要使用new关键字;而struct可以不使用new关键字,struct在声明时就进行了初始化过程,所有的成员变量均默认为0或null。

·class可以实抽象类(abstract),可以声明抽象函数;而struct为抽象,也不能声明抽象函数。

·class可以声明protected成员、virtual成员、sealed成员和override成员;而struct不可以,但是值得注意的是,struct可以重载System.Object的3个虚方法,Equals()、ToString()和GetHashTable()。

·class的对象复制分为浅拷贝和深拷贝(该主题我们在本系列以后的主题中将重点讲述,本文不作详述),必须经过特别的方法来完成复制;而struct创建的对象复制简单,可以直接以等号连接即可。

·class实例由垃圾回收机制来保证内存的回收处理;而struct变量使用完后立即自动解除内存分配。

·作为参数传递时,class变量是以按址方式传递;而struct变量是以按值方式传递的。

我们可以简单的理解,class是一个可以动的机器,有行为,有多态,有继承;而struct就是个零件箱,组合了不同结构的零件。其实,class和struct最本质的区别就在于class是引用类型,内存分配于托管堆;而struct是值类型,内存分配于线程的堆栈上。由此差异,导致了上述所有的不同点,所以只有深刻的理解内存分配的相关内容,才能更好的驾驭。本系列将再以后的内容中,将引用类型和值类型做以深入的比较和探讨,敬请关注。当然正如本文标题描述的一样,使用class基本可以替代struct的任何场合,class后来居上。虽然在某些方面struct有性能方面的优势,但是在面向对象编程里,基本是class横行的天下。

那么,有人不免会提出,既然class几乎可以完全替代struct来实现所有的功能,那么struct还有存在的必要吗?答案是,至少在以下情况下,鉴于性能上的考虑,我们应该考虑使用struct来代替class:

·实现一个主要用于存储数据的结构时,可以考虑struct。

·struct变量占有堆栈的空间,因此只适用于数据量相对小的场合。

·结构数组具有更高的效率。

·提供某些和非托管代码通信的兼容性。

所有这些是struct有一席之地的理由,当然也许还有其他的更多说法,只是我不知道罢了:-)

时间: 2024-10-08 22:22:45

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