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[你必須知道的.NET] 第四回:後來居上:class和struct(1)

編輯:關於C語言

1. 引言

提起class和struct,我們首先的感覺是語法幾乎相同,待遇卻翻天復地。歷史將接力棒由面向過程編程傳到面向對象編程,class和struct也背負著各自的命運前行。在我認為,struct英雄遲暮,class天下獨行,最本質的區別是class是引用類型,而struct是值類型,它們在內存中的分配情況有所區別。由此產生的一系列差異性,本文將做以全面討論。

2. 基本概念

2.1. 什麼是class?

class(類)是面向對象編程的基本概念,是一種自定義數據結構類型,通常包含字段、屬性、方法、屬性、構造函數、索引器、操作符等。因為是基本的概念,所以不必在此詳細描述,讀者可以查詢相關概念了解。我們重點強調的是.Net中,所有的類都最終繼承自System.Object類,因此是一種引用類型,也就是說,new一個類的實例時,對象保存了該實例實際數據的引用地址,而對象的值保存在托管堆(managed heap)中。

2.2. 什麼是struct?

struct(結構)是一種值類型,用於將一組相關的信息變量組織為一個單一的變量實體 。所有的結構都繼承自System.ValueType類,因此是一種值類型,也就是說,struct實例分配在線程的堆棧(stack)上,它本身存儲了值,而不包含指向該值的指針。所以在使用struct時,我們可以將其當作int、char這樣的基本類型類對待。

3. 相同點,不同點

相同點:語法類似。

不同點:

·class是引用類型,繼承自System.Object類;struct是值類型,繼承自System.ValueType類,因此不具多態性。但是注意,System.ValueType是個引用類型。

·從職能觀點來看,class表現為行為;而struct常用於存儲數據。

·class支持繼承,可以繼承自類和接口;而struct沒有繼承性,struct不能從class繼承,也不能作為class的基類,但struct支持接口繼承(記得嗎,《第二回:對抽象編程:接口和抽象類》也做過討論)

·class可以聲明無參構造函數,可以聲明析構函數;而struct只能聲明帶參數構造函數,且不能聲明析構函數。因此,struct沒有自定義的默認無參構造函數,默認無參構造器只是簡單地把所有值初始化為它們的0等價值

·實例化時,class要使用new關鍵字;而struct可以不使用new關鍵字,struct在聲明時就進行了初始化過程,所有的成員變量均默認為0或null。

·class可以實抽象類(abstract),可以聲明抽象函數;而struct為抽象,也不能聲明抽象函數。

·class可以聲明protected成員、virtual成員、sealed成員和override成員;而struct不可以,但是值得注意的是,struct可以重載System.Object的3個虛方法,Equals()、ToString()和GetHashTable()。

·class的對象復制分為淺拷貝和深拷貝(該主題我們在本系列以後的主題中將重點講述,本文不作詳述),必須經過特別的方法來完成復制;而struct創建的對象復制簡單,可以直接以等號連接即可。

·class實例由垃圾回收機制來保證內存的回收處理;而struct變量使用完後立即自動解除內存分配。

·作為參數傳遞時,class變量是以按址方式傳遞;而struct變量是以按值方式傳遞的。

我們可以簡單的理解,class是一個可以動的機器,有行為,有多態,有繼承;而struct就是個零件箱,組合了不同結構的零件。其實,class和struct最本質的區別就在於class是引用類型,內存分配於托管堆;而struct是值類型,內存分配於線程的堆棧上。由此差異,導致了上述所有的不同點,所以只有深刻的理解內存分配的相關內容,才能更好的駕馭。本系列將再以後的內容中,將引用類型和值類型做以深入的比較和探討,敬請關注。當然正如本文標題描述的一樣,使用class基本可以替代struct的任何場合,class後來居上。雖然在某些方面struct有性能方面的優勢,但是在面向對象編程裡,基本是class橫行的天下。

那麼,有人不免會提出,既然class幾乎可以完全替代struct來實現所有的功能,那麼struct還有存在的必要嗎?答案是,至少在以下情況下,鑒於性能上的考慮,我們應該考慮使用struct來代替class:

·實現一個主要用於存儲數據的結構時,可以考慮struct。

·struct變量占有堆棧的空間,因此只適用於數據量相對小的場合。

·結構數組具有更高的效率。

·提供某些和非托管代碼通信的兼容性。

所有這些是struct有一席之地的理由,當然也許還有其他的更多說法,只是我不知道罷了:-)

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