重学c#————struct

前言

简单整理一下struct。

正文

struct

对于struct 而言呢，咱们每每会拿class做为对比，可是呢，咱们在初学阶段用class来替代struct，struct的存在感愈来愈低了。

那么是什么缘由使咱们常用struct呢？我感受很简单的一句话就是struct能作的class都能作，struct不能作的，class 也能作，这就是问题关键了。

那么先来看下他们的对比:

一、结构是值类型，它在栈中分配空间；而类是引用类型，它在堆中分配空间，栈中保存的只是引用。

二、结构类型直接存储成员数据，让其余类的数据位于堆中，位于栈中的变量保存的是指向堆中数据对象的引用。

3. 结构不支持继承。

4. 结构不能声明默认的构造函数。

5. 结构类型中不能设置默认值。

从第二点中能够明白结构类型中，不必定存储的必定是值，还多是引用，这就打破了初学的时候误觉得结构类型只能存储值类型，还多是引用对象的引用，以下:

static void Main(string[] args)
{
	var parent = new Parent(30,"张大大");
	var zhangsan = new Student(1,"张三",parent);
	zhangsan.age = 10;
}
struct Student {
	public Student(int age, string name,Parent parent)
	{
		this.age = age;
		this.name = name;
		this.parent = parent;
	}
	public int age { get; set; }
	public string name { get; set; }
   
	public Parent parent { get; set; }
}

struct Parent {
	public Parent(int age, string name)
	{
		this.age = age;
		this.name = name;
	}
	public int age { get; set; }
	public string name { get; set; }
}

在Student 结构中，咱们也能够去复制引用。

第三点很好理解，第四点表示咱们不能去本身声明默认构造函数。如:

public Student() { 
}

那么咱们何时使用struct呢？

那么要从struct 优势出发，struct 是值类型，当离开做用域的时候，那么对垃圾回收是有好处的。

一样，由于struct 是值类型，分配到堆上，若是值类型过大，这会大量占用到堆的空间，因此咱们的数据比较下。

当有大量的赋值语句的时候，那么咱们也应该避开struct，由于赋值值类型中将会拷贝所有，而不是引用。

根据上诉，实用场景为:

对于点、矩形和颜色这样的轻量对象，假如要声明一个含有许多个颜色对象的数组，则CLR须要为每一个对象分配内存，在这种状况下，使用结构的成本较低；

从上总结出，struct能够在一些以数据为主的场景中使用，且数据量不大的状况。

struct 做为参数

在介绍readonly 以前，先介绍一下，和ref 还有out 其名的in，不是别的in哈。

static void Main(string[] args)
{
	int readonlyArgument = 44;
	InArgExample(readonlyArgument);
	Console.WriteLine(readonlyArgument);     // value is still 44
}
static void InArgExample(in int number)
{
	// Uncomment the following line to see error CS8331
	//number = 19;
}

这里的in 的做用是能够引用readonlyArgument,可是只读，不能修改number的值。那么这有什么用呢？我直接不设置值不就能够吗？或者说我起码设置一个readonly 这总行吧。

而咱们知道in 有不能用于异步方法，赋值消耗也不大形参，那我要这个引用有啥用？关键就在于咱们自定义的struct仍是大有好处的，struct 是咱们自定义的结构类型，这个比较大，那么这就是一个struct的突破点了，传值的时候能够传递struct。

下面介绍readonly 这个是为了安全，作为一个readonly，咱们首先就要区分的是const，const 是编译性，而readonly是运行时。这个能够百度，在此就不作过多的介绍。

经过readonly struct 还有 in，那么能够建立防护性副本。

这里值得注意的是，官网提到这样一句话:

除非使用 readonly 修饰符声明 struct或方法仅调用该结构的 readonly 成员，不然切勿将其做为 in 参数传递。 不遵照该指南可能会对性能产生负面影响，并可能致使不明确的行为

官网给出了一个这样的例子:

int readonlyArgument = 44;
InArgExample(readonlyArgument);
Console.WriteLine(readonlyArgument);     // value is still 44

void InArgExample(in int number)
{
    // Uncomment the following line to see error CS8331
    //number = 19;
}

而且说明了一段这样的话:

在首次检查时，你可能认为这些访问是安全的。 毕竟，get 访问器不该该修改对象的状态。 可是没有强制执行的语言规则。 
它只是通用约定。 任何类型均可以实现修改内部状态的 get 访问器。 
若是没有语言保证，编译器必须在调用任何未标记为 readonly 修饰符的成员以前建立参数的临时副本。 
在堆栈上建立临时存储，将参数的值复制到临时存储中，并将每一个成员访问的值做为 this 参数复制到堆栈中。 
在许多状况下，当参数类型不是 readonly struct，而且该方法调用成员未标记为 readonly 时，这些副本会下降性能，
使得按值传递比按只读引用传递速度更快。 若是将不修改结构状态的全部方法标记为 readonly，编译器就能够安全地肯定不修改结构状态，而且不须要防护性复制。

struct 做为出参

那么上面讨论了参数传递的问题，那么接下来讨论一下，参数返回的问题。

好比说返回了:

var a=getANumber();
private static int getANumber(){
   var b=1;
   return b;
}

那么其实这个a的值怎么获取的呢？是b的值赋值给a。

可是对于比较大的struct，用这种赋值的方式，就比较消耗cpu和内存了。

那么可使用ref来返回。

var a=getANumber();
private static ref int getANumber(){
   var b=1;
   return ref b;
}

这样b的引用传递给了a。

若是你但愿返回的参数不可改变，那么你能够这样:

var a=getANumber();
private static ref readonly int getANumber(){
   var b=1;
   return ref b;
}

那么这个时候有人就奇怪了，为啥ref还要 readonly 这东西呢？

举个例子:

public static ref int Find(int[,] matrix, Func<int, bool> predicate)
{
    for (int i = 0; i < matrix.GetLength(0); i++)
        for (int j = 0; j < matrix.GetLength(1); j++)
            if (predicate(matrix[i, j]))
                return ref matrix[i, j];
    throw new InvalidOperationException("Not found");
}

这个例子返回的是数组的一部分，若是改了这个值，那么数组里面的值不就改变了吗。

可能我这样说，加上官网这个例子不到位，可能没能表达明白。再来一个本身写的例子:

static void Main(string[] args)
{
	var matrix =new Student[1];
	matrix[0] = new Student(20,"张三",new Parent());
	ref Student result =ref Find(matrix);
	result.age = 10;
	Console.WriteLine(matrix[0].age);
	Console.WriteLine(result.age);
	Console.ReadLine();
}

static ref Student Find(Student[] matrix )
{
	return ref matrix[0];
}
struct Student {
	public Student(int age, string name,Parent parent)
	{
		this.age = age;
		this.name = name;
		this.parent = parent;
	}
	public int age { get; set; }
	public string name { get; set; }
   
	public Parent parent { get; set; }
}

这里打印出来两个都是10。

若是给Find 加上readonly,那么要这样写

ref readonly Student result =ref Find(matrix);

Student 天然不能再进行赋值。

结

上述只是我的整理和一点点我的理解，若有不对望指出。下一节，整理c# 装箱和拆箱，介绍一下生命周期。