前文:
- C#基础-1-标识符与数据类型
- C#基础-2-类型转换、变量与常量
- C#基础-3-运算符与判断
- C#基础-4-循环与封装
- C#基础-5-方法与可空类型
- C#基础-6-数组和Array类
- C#基础-7-字符串与String类
结构体
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,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。
假设现在有个图书馆,想要跟踪每本书的动态,那么书可以有以下属性:
- Title:书名
- Author:作者
- Subject:分类
- Book ID:唯一索引ID
定义上述示例中的图书馆中书籍的结构体:
struct Books
{
public string title;
public string author;
public string subject;
public int book_id;
};
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
// Book1 赋值
Book1.title = "C Programming";
Book1.author = "Nuha Ali";
Book1.subject = "C Programming Tutorial";
Book1.book_id = 6495407;
// Book2 赋值
Book2.title = "Telecom Billing";
Book2.author = "Zara Ali";
Book2.subject = "Telecom Billing Tutorial";
Book2.book_id = 6495700;
// 打印 Book1 信息
Console.WriteLine($"Book 1 title : {Book1.title}");
Console.WriteLine($"Book 1 author : {Book1.author}");
Console.WriteLine($"Book 1 subject : {Book1.subject}");
Console.WriteLine($"Book 1 book_id :{Book1.book_id}");
// 打印 Book2 信息
Console.WriteLine($"Book 2 title : {Book2.title}");
Console.WriteLine($"Book 2 author : {Book2.author}");
Console.WriteLine($"Book 2 subject : {Book2.subject}");
Console.WriteLine($"Book 2 book_id : {Book2.book_id}");
Console.ReadKey();
}
}
输出:
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
特点
- 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。
类与结构体
特性 | 类 | 结构体 |
---|---|---|
内存分配 | 堆 | 栈或内联 |
默认值 | null |
各字段的默认值 |
拷贝行为 | 引用拷贝(浅拷贝) | 值拷贝(深拷贝) |
继承 | 支持 | 不支持(只能实现接口) |
装箱/拆箱 | 无 | 有 |
适用场景 | 复杂对象、需要继承 | 轻量级数据、性能敏感 |
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。
- 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: 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。
详见: C#中的类与结构体
写法和调用的异同:
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}");
}
}
上文中使用结构体的图书馆的书实例,更换为使用类:
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($"Title : {title}");
Console.WriteLine($"Author : {author}");
Console.WriteLine($"Subject : {subject}");
Console.WriteLine($"Book_id : {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
// Book1 赋值
Book1.SetValues("C Programming", "Nuha Ali", "C Programming Tutorial",6495407);
// Book2 赋值
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();
}
}
输出:
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
总结:数据承载用结构体,既承载数据又包含方法的用类。
枚举
枚举是一组命名整型常量。枚举类型是使用 enum
关键字声明的,枚举是值类型。换句话说,枚举包含自己的值,且不能继承或传递继承。
语法:
enum <enum_name>
{
enumeration list
};
enum_name
指定枚举的类型名称。enumeration list
一个用逗号分隔的标识符列表。
枚举列表中的每个符号代表一个整数值,一个比它前面的符号大的整数值。默认情况下,第一个枚举符号的值是 0 例如:
enum Days { Sun, Mon, tue, Wed, thu, Fri, Sat };
实例:
using System;
public class EnumTest
{
enum Day { Sun, Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat };
static void Main()
{
int x = (int)Day.Sun;
int y = (int)Day.Fri;
Console.WriteLine($"Sun = {x}");
Console.WriteLine($"Fri = {y}");
}
}
输出:
Sun = 0
Fri = 5