本文将介绍以下内容: • 面向对象基本概念 • 类和结构体简介 • 引用类型和值类型区别 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。 相同点:语法类似。 不同点:
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:
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:-) 4. 经典示例 4.1 小菜一碟 下面以示例为说明,来阐述本文的基本规则,详细见注释内容。 interface IPerson
{ void GetSex(); } (2)定义类 public class Person
{ public Person() { } public Person(string name, int age) { _name = name; _age = age; } private string _name; public string Name { get { return _name; } set { _name = value; } } private int _age; public int Age { get { return _age; } set { _age = value; } } } (3)定义结构 //可以继承自接口,不可继承类或结构
struct Family: IPerson { public string name; public int age; public bool sex; public string country; public Person person; //不可以包含显式的无参构造函数和析构函数 public Family(string name, int age, bool sex, string country, Person person) { this.name = name; this.age = age; this.sex = sex; this.country = country; this.person = person; } //不可以实现protected、virtual、sealed和override成员 public void GetSex() { if (sex) Console.WriteLine(person.Name + " is a boy."); else Console.WriteLine(person.Name + " is a girl."); } public void ShowPerson() { Console.WriteLine("This is {0} from {1}", new Person(name, 22).Name, country); } //可以重载ToString虚方法 public override string ToString() { return String.Format("{0} is {1}, {2} from {3}", person.Name, age, sex ? "Boy" : "Girl", country); } } (4)测试结构和类
4.2 .NET研究 在.NET 框架中,System.Drawing命名空间中的有些元素,如System.Drawing.Point就是实现为struct,而不是class。其原因也正在于以上介绍的各方面的权衡,大家可以就此研究研究,可以体会更多。另外,还有以struct实现的System.Guid。 5. 结论 对基本概念的把握,是我们进行技术深入探索的必经之路,本系列的主旨也是能够从基本框架中,提供给大家一个通向高级技术的必修课程。本文关于class和struct的讨论就是如此,在.NET框架中,关于class和struct的讨论将涉及到对引用类型和值类型的认识,并且进一步将触角伸向变量内存分配这一高级主题,所以我们有必要来了解其运行机制,把握区别和应用场合,以便在平常的系统设计中把握好对这一概念层次的把握。 另外,请大家就以下问题进行讨论,希望能够更加清晰本文的拓展:
参考文献 (USA)Stanley B.Lippman, C# Primer (USA)C# in a Nutshell |
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