C#中类和结构体的对比

区别

C# 中的类（Class）和结构体（Struct）是两种不同的数据类型，它们在很多方面有相似之处，但也存在一些关键的区别：

1. 继承：

   • 类可以继承其他类或实现接口。

   • 结构体不能继承其他结构体或类，也不能被继承，但可以实现接口。

2. 默认访问修饰符：

   • 类的成员默认是非公开的（private），需要显式指定访问级别。

   • 结构体的所有成员默认是公开的（public），并且不能是私有的。

3. 实例化：

   • 类的实例是在堆上分配的，可以通过 new 关键字来创建。

   • 结构体的实例可以在堆上或栈上分配，但通常在栈上分配，且不需要 new 关键字。

4. 可变性：

   • 类的实例可以是可变的，即其状态可以在创建后被修改。

   • 结构体是值类型，其状态在创建后通常被认为是不可变的，尽管可以通过引用传递来修改其成员。

5. 垃圾回收：

   • 类的实例由垃圾回收器管理，因此涉及到垃圾回收的开销。

   • 结构体由于通常在栈上分配，通常不会有垃圾回收的开销，但当作为对象的一部分或分配在堆上时，其生命周期结束时也需要垃圾回收。

6. 使用场景：

   • 类通常用于表示具有复杂行为的对象，需要继承或多态性的场景。

   • 结构体通常用于表示简单的数据结构，如简单的数据容器或轻量级的数据类型。

7. 方法和属性：

   • 类和结构体都可以有方法、属性、索引器、事件和构造函数。

8. 静态成员：

   • 类和结构体都可以有静态成员，但静态构造函数只适用于类。

9. 装箱和拆箱：

   • 结构体作为值类型，当需要与对象类型交互时，可能会涉及到装箱（boxing）和拆箱（unboxing）操作，这会带来性能开销。

ref struct介绍

在 C# 7.2 及更高版本中，引入了一个新的结构体类型，称为 ref struct。ref struct 是一种特殊的结构体，它有一些独特的特性和限制：

1. 堆分配：ref struct 必须在堆上分配，不能在栈上分配。这意味着你不能直接将 ref struct 作为方法参数或返回类型，也不能作为局部变量使用，除非它们是通过引用传递的。

2. 引用传递：ref struct 实例必须通过引用传递，即使它们在堆上分配。这保证了对 ref struct 的任何修改都是可见的。

3. 不能包含引用类型字段：ref struct 不能包含引用类型的字段，因为它们不能被垃圾回收。这有助于避免不必要的垃圾回收开销，因为 ref struct 不会被垃圾回收器跟踪。

4. 不能实现接口：由于 ref struct 必须在堆上分配，它们不能实现接口。这是因为接口的实现可能需要引用类型的特性，这与 ref struct 的设计原则相冲突。

5. 不能被继承：ref struct 不能被继承，因为继承可能会引入引用类型的复杂性。

6. 使用场景：ref struct 主要用于性能敏感的场景，特别是在与非托管代码交互时。它们可以用于避免不必要的复制，特别是在需要频繁传递大型数据结构时。

ref struct 是一种高级特性，通常只在特定的性能优化场景中使用。它们提供了一种方式来避免值类型的一些限制，如栈分配和复制开销，但同时也带来了一些限制，如不能实现接口和不能被继承。在使用 ref struct 时，你需要仔细考虑这些特性和限制，以确保它们适合你的用例。

ref return

在 C# 7.2 引入了 ref return 特性，它允许方法返回对局部变量的引用。这在之前版本的 C# 中是不可能的，因为局部变量在方法调用结束后就不再存在了。通过 ref return，你可以返回一个引用，允许调用者修改返回的局部变量的值。

使用 ref return 时，需要注意以下几点：

1. 返回局部变量的引用：ref return 允许方法返回一个引用到局部变量的引用，调用者可以通过这个引用修改原始数据。

2. 返回的局部变量必须在方法调用结束后仍然存在：为了满足这个要求，返回的局部变量通常被分配在 stackalloc 内存中，或者作为 ref struct 的成员。

3. 调用者可以通过返回的引用修改数据：由于返回的是引用，调用者对返回值的任何修改都会反映在原始数据上。

4. 使用 ref 关键字：在方法的返回类型前使用 ref 关键字来指示该方法返回一个引用。

5. 调用方法时也需要使用 ref：当调用返回 ref 的方法时，你需要使用 ref 关键字来接收返回的引用。

6. 示例：

   private ref int GetCount()
   {
       int count = 1; // 局部变量
       return ref count; // 返回局部变量的引用
   }
   ​
   void IncrementCount()
   {
       ref int count = ref GetCount();
       count += 1; // 修改原始的局部变量
   }
   

7. 使用场景：ref return 可以在需要优化性能的场景中使用，尤其是在避免不必要的数据复制时。例如，在处理大型数据结构或与非托管代码交互时，ref return 可以提供一种有效的方式来传递和修改数据。

8. 限制：由于 ref return 改变了局部变量的作用域，因此在使用时需要小心，以避免意外的行为或内存问题。

ref return 是 C# 中一个强大的特性，它提供了更多的灵活性来处理数据的传递和修改。然而，由于它改变了局部变量的生命周期和作用域，因此在实际应用中需要谨慎使用。

通过new创建的结构体是放在堆上

在 C# 中，结构体（Struct）通常不需要使用 new 关键字来创建实例。结构体是值类型，它们的实例可以在栈上自动分配，并且可以通过直接赋值来创建。例如：

​

Point p = new Point(); // 错误，结构体通常不使用new
Point p2 = new Point(10, 20); // 正确，但不是推荐的方式
Point p3 = { X = 10, Y = 20 }; // 推荐的方式，使用初始化器
Point p4 = new Point { X = 10, Y = 20 }; // 另一种推荐的方式

然而，如果你确实想要使用 new 关键字来创建结构体的实例，C# 也允许这样做，但这并不是推荐的做法。使用 new 创建结构体实例时，实际上是在堆上分配内存，这会导致额外的性能开销，因为堆分配需要垃圾回收器的介入。此外，使用 new 创建的值类型实例在某些情况下可能会引起混淆，因为它们的行为更接近于引用类型。

在大多数情况下，你应该避免使用 new 来创建结构体的实例，而是使用默认构造函数或初始化器来初始化它们。如果你需要在堆上创建结构体的实例，可以使用 Activator.CreateInstance 方法，但这通常不是必要的，除非有特定的需求。

​

// 使用Activator.CreateInstance在堆上创建结构体实例
Point p5 = (Point)Activator.CreateInstance(typeof(Point));

总的来说，结构体作为值类型，其设计初衷是为了在栈上高效地分配和使用，而不是在堆上。因此，使用 new 创建结构体实例并不是 C# 中的常见做法