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C# 结构体与类（开发人员工作原理）

发布 2024年三月6日
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在 C# 中，结构体和类都是组织和存储数据的基本构件，但它们具有不同的特点，适用于不同的场景。 了解C# 结构和类这对您在设计 C# 应用程序时做出明智决策至关重要。

在本文中，我们将探讨结构体和类之间的主要区别，讨论它们的用例、内存管理和性能影响。 此外，我们还将讨论如何将结构体和类与.NET、Java、Python 或 Node.js 一起使用。*IronPDF for C#***用于创建 PDF 文件。

1.结构体和类概述

1.1.类（参考类型）

Reference Types： C# 中的类是驻留在堆上的引用类型，这意味着创建类的实例时，内存中会存储该对象的引用。

堆分配： 类实例在堆内存分配上分配内存，提供了大小的灵活性，并允许代码的不同部分共享对象。

默认构造函数： 类可以有一个默认构造函数，如果没有明确定义，该构造函数会自动提供。

继承： 类支持继承，允许创建具有共享特性的派生类。

using System;
// Define a class
public class MyClass
{
    // Fields (data members)
    public int MyField;
    // Constructor
    public MyClass(int value)
    {
        MyField = value;
    }
    // Method
    public void Display()
    {
        Console.WriteLine($"Value in MyClass: {MyField}");
    }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        // Create an instance of the class
        MyClass myClassInstance = new MyClass(10);
        // Access field and call method
        myClassInstance.Display();
        // Classes are reference types, so myClassInstance refers to the same object in memory
        MyClass anotherInstance = myClassInstance;
        anotherInstance.MyField = 20;
        // Both instances refer to the same object, so the change is reflected in both
        myClassInstance.Display();
        anotherInstance.Display();
    }
}
using System;
// Define a class
public class MyClass
{
    // Fields (data members)
    public int MyField;
    // Constructor
    public MyClass(int value)
    {
        MyField = value;
    }
    // Method
    public void Display()
    {
        Console.WriteLine($"Value in MyClass: {MyField}");
    }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        // Create an instance of the class
        MyClass myClassInstance = new MyClass(10);
        // Access field and call method
        myClassInstance.Display();
        // Classes are reference types, so myClassInstance refers to the same object in memory
        MyClass anotherInstance = myClassInstance;
        anotherInstance.MyField = 20;
        // Both instances refer to the same object, so the change is reflected in both
        myClassInstance.Display();
        anotherInstance.Display();
    }
}
Imports System
' Define a class
Public Class [MyClass]
	' Fields (data members)
	Public MyField As Integer
	' Constructor
	Public Sub New(ByVal value As Integer)
		MyField = value
	End Sub
	' Method
	Public Sub Display()
		Console.WriteLine($"Value in MyClass: {MyField}")
	End Sub
End Class
Friend Class Program
	Shared Sub Main()
		' Create an instance of the class
		Dim myClassInstance As [MyClass] = New [MyClass](10)
		' Access field and call method
		myClassInstance.Display()
		' Classes are reference types, so myClassInstance refers to the same object in memory
		Dim anotherInstance As [MyClass] = myClassInstance
		anotherInstance.MyField = 20
		' Both instances refer to the same object, so the change is reflected in both
		myClassInstance.Display()
		anotherInstance.Display()
	End Sub
End Class
VB   C#

C# 结构与类（开发人员如何使用）：图 1 - 前一段代码在控制台中的输出结果

1.2.结构（值类型）

值类型： 结构体是值类型，这意味着实际数据存储在变量声明的位置，而不是像基元类型那样存储在内存中的单独位置。这也意味着，如果不使用 Nullable<> 标记使结构体成为可空类型，就不能将空值指定为其值类型。

堆栈分配： 结构实例在堆栈上分配内存，从而加快分配和取消分配的速度，但在大小和范围上有限制。

无默认构造函数： 除非明确定义，否则结构体没有默认构造函数。 每个字段都必须在实例化过程中初始化。

无继承： 结构不支持继承。 它们主要用于轻量级数据结构。

using System;
// Define a struct
public struct MyStruct
{
    // Fields (data members)
    public int MyField;
    // Constructor
    public MyStruct(int value)
    {
        MyField = value;
    }
    // Method
    public void Display()
    {
        Console.WriteLine($"Value in MyStruct: {MyField}");
    }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        // Create an instance of the struct
        MyStruct myStructInstance = new MyStruct(10);
        // Access field and call method
        myStructInstance.Display();
        // Structs are value types, so myStructInstance is a copy
        MyStruct anotherInstance = myStructInstance;
        anotherInstance.MyField = 20;
        // Changes to anotherInstance do not affect myStructInstance
        myStructInstance.Display();
        anotherInstance.Display();
    }
}
using System;
// Define a struct
public struct MyStruct
{
    // Fields (data members)
    public int MyField;
    // Constructor
    public MyStruct(int value)
    {
        MyField = value;
    }
    // Method
    public void Display()
    {
        Console.WriteLine($"Value in MyStruct: {MyField}");
    }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        // Create an instance of the struct
        MyStruct myStructInstance = new MyStruct(10);
        // Access field and call method
        myStructInstance.Display();
        // Structs are value types, so myStructInstance is a copy
        MyStruct anotherInstance = myStructInstance;
        anotherInstance.MyField = 20;
        // Changes to anotherInstance do not affect myStructInstance
        myStructInstance.Display();
        anotherInstance.Display();
    }
}
Imports System
' Define a struct
Public Structure MyStruct
	' Fields (data members)
	Public MyField As Integer
	' Constructor
	Public Sub New(ByVal value As Integer)
		MyField = value
	End Sub
	' Method
	Public Sub Display()
		Console.WriteLine($"Value in MyStruct: {MyField}")
	End Sub
End Structure
Friend Class Program
	Shared Sub Main()
		' Create an instance of the struct
		Dim myStructInstance As New MyStruct(10)
		' Access field and call method
		myStructInstance.Display()
		' Structs are value types, so myStructInstance is a copy
		Dim anotherInstance As MyStruct = myStructInstance
		anotherInstance.MyField = 20
		' Changes to anotherInstance do not affect myStructInstance
		myStructInstance.Display()
		anotherInstance.Display()
	End Sub
End Class
VB   C#

C# 结构与类（开发人员如何使用）：图 2 - 前一段代码在控制台中的输出结果

2.使用案例和指南

2.1.何时使用类

复杂的状态和行为： 当您需要为具有状态和行为的复杂数据结构建模时，请使用类。 类适用于表示具有多个属性和方法的复杂对象。

引用语义： 如果您想共享对象实例，并在代码的不同部分反映更改，那么类是合适的选择。

2.2.何时使用结构体

简单数据结构： 结构体非常适合表示轻量级实体的简单数据结构，如小型数据结构，如点、矩形、键值对，或者如果结构体在逻辑上表示单个值，类似于原始类型。

值语义： 当您偏好值语义并希望避免堆分配的开销时，结构体是一个很好的选择。

性能考虑因素： 在对性能要求较高的场景中，尤其是对于小型、频繁使用的对象，结构体由于可以进行堆栈分配，因此效率更高。

3.内存分配差异

3.1.类别

引用计数： 类实例的内存由垃圾回收器通过引用计数进行管理。 当对象不再被引用时，就可以进行垃圾回收。

内存泄漏的可能性： 如果对象不再需要时没有正确处理，则引用处理不当可能导致内存泄漏。

3.2.结构

无垃圾回收： 结构不依赖于垃圾回收，因为它们是值类型，管理方式不同。 在超出范围时，它们会被自动删除。

有限的内存开销： 与类相比，结构体的内存开销较低，因此在内存使用率较高的情况下，结构体的使用效率较高。

4.性能考虑因素

类别

间接访问： 由于类实例是通过引用访问的，因此存在额外的间接层次，这可能会带来轻微的性能开销。

堆分配： 堆上内存的动态分配会导致对象创建和销毁时间延长。

结构

直接访问： 结构可直接访问，无需额外的间接层次。 这样可以提高小型常用对象的性能。

堆栈分配： 内存的堆栈分配可以更快地创建和销毁结构体实例。

5.介绍 IronPDF

IronPDF 概述：用于 PDF 操作的强大 C# 库PDF for .NET 是专为在 .NET 应用程序中无缝生成、处理和渲染 PDF 而设计的。 有了 IronPDF，开发人员可以毫不费力地创建、修改 PDF 文档并与之交互，使其成为执行从 HTML 内容动态生成 PDF 到从现有文档中提取数据等任务的必备工具。 这个多功能库简化了 PDF 相关功能，为开发网络应用程序、桌面软件或任何需要高效处理 PDF 的 .NET 项目的开发人员提供了一套全面的功能。

5.1.安装 IronPDF

在深入了解代码示例之前，您需要安装 IronPDF。 您可以使用 NuGet 软件包管理器控制台或在项目中添加对 IronPDF 库的引用来完成这项工作。 以下步骤概述了安装过程：

  1. NuGet 软件包管理器控制台：
    :ProductInstall

  1. 软件包管理器用户界面： 在 NuGet 软件包管理器用户界面中搜索 "IronPdf "并安装最新版本。

    安装 IronPDF 后，您就可以在 C# 应用程序中利用其功能处理 PDF 文件了。

5.2.在 IronPDF 中使用结构体和类

using IronPdf;
using System;
// Sample class
class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}
// Sample struct
struct Point
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        // Sample instances of class and struct
        Person person = new Person { Name = "John Doe", Age = 30 };
        Point point = new Point { X = 10, Y = 20 };
        // Create a new PDF document
        var renderer = new ChromePdfRenderer();
        // Add content with information from class and struct
        string content = $@"<!DOCTYPE html>
                            <html>
                            <body>
                                <h1>Information in IronPDF</h1>
                                <p>Name: {person.Name}</p>
                                <p>Age: {person.Age}</p>
                                <p>Point X: {point.X}</p>
                                <p>Point Y: {point.Y}</p>
                            </body>
                            </html>";
        // Render HTML content to PDF
        var pdf = renderer.RenderHtmlAsPdf(content);
        // Save the PDF to a file
        pdf.SaveAs("InformationDocument.pdf");
    }
}
using IronPdf;
using System;
// Sample class
class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}
// Sample struct
struct Point
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        // Sample instances of class and struct
        Person person = new Person { Name = "John Doe", Age = 30 };
        Point point = new Point { X = 10, Y = 20 };
        // Create a new PDF document
        var renderer = new ChromePdfRenderer();
        // Add content with information from class and struct
        string content = $@"<!DOCTYPE html>
                            <html>
                            <body>
                                <h1>Information in IronPDF</h1>
                                <p>Name: {person.Name}</p>
                                <p>Age: {person.Age}</p>
                                <p>Point X: {point.X}</p>
                                <p>Point Y: {point.Y}</p>
                            </body>
                            </html>";
        // Render HTML content to PDF
        var pdf = renderer.RenderHtmlAsPdf(content);
        // Save the PDF to a file
        pdf.SaveAs("InformationDocument.pdf");
    }
}
Imports IronPdf
Imports System
' Sample class
Friend Class Person
	Public Property Name() As String
	Public Property Age() As Integer
End Class
' Sample struct
Friend Structure Point
	Public Property X() As Integer
	Public Property Y() As Integer
End Structure
Friend Class Program
	Shared Sub Main()
		' Sample instances of class and struct
		Dim person As New Person With {
			.Name = "John Doe",
			.Age = 30
		}
		Dim point As New Point With {
			.X = 10,
			.Y = 20
		}
		' Create a new PDF document
		Dim renderer = New ChromePdfRenderer()
		' Add content with information from class and struct
		Dim content As String = $"<!DOCTYPE html>
                            <html>
                            <body>
                                <h1>Information in IronPDF</h1>
                                <p>Name: {person.Name}</p>
                                <p>Age: {person.Age}</p>
                                <p>Point X: {point.X}</p>
                                <p>Point Y: {point.Y}</p>
                            </body>
                            </html>"
		' Render HTML content to PDF
		Dim pdf = renderer.RenderHtmlAsPdf(content)
		' Save the PDF to a file
		pdf.SaveAs("InformationDocument.pdf")
	End Sub
End Class
VB   C#
  • Person 是一个示例类，代表一个具有 Name 和 Age 属性的人。
  • Point是一个示例结构，表示二维坐标系中的一个点，具有X和Y属性。
  • 创建Person类和Point结构体的实例。
  • 然后将 HTML 内容渲染到 PDF 文档中，保存为 "InformationDocument.pdf"。

5.2.1.输出 PDF 文件

C# 结构与类（开发人员如何使用）：图 3 - 前面代码输出的 PDF 文件

6. 结论

总之，在使用 C# 结构和类之间做出选择取决于您应用程序的具体要求和特点。 类是一种引用类型，适用于对具有状态和行为的复杂实体建模，支持继承并便于共享实例。 另一方面，结构体作为值类型，是具有值语义的轻量级数据结构的理想选择，在堆栈分配和直接访问方面具有性能优势。

IronPDF 提供一个免费试用评估许可对于用户来说，这是了解 IronPDF 特性和功能的好机会。 要了解有关 IronPDF 的更多信息，请访问全面的 IronPDF 文档以及使用 IronPDF 创建 PDF 文件的详细教程，请访问IronPDF PDF 生成教程.

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