重學c#————struct
前言
簡單整理一下struct。
正文
struct
對於struct 而言呢，我們往往會拿class作為對比，但是呢，我們在初學階段用class來替代struct，struct的存在感越來越低了。
那麼是什麼原因使我們經常使用struct呢？我感覺很簡單的一句話就是struct能做的class都能做，struct不能做的，class 也能做，這就是問題關鍵了。
那麼先來看下他們的對比:
1、結構是值類型，它在棧中分配空間；而類是引用類型，它在堆中分配空間，棧中保存的只是引用。
2、結構類型直接存儲成員數據，讓其他類的數據位於堆中，位於棧中的變數保存的是指向堆中數據對象的引用。
-
結構不支援繼承。
-
結構不能聲明默認的構造函數。
-
結構類型中不能設置默認值。
從第二點中可以明白結構類型中，不一定存儲的一定是值，還可能是引用，這就打破了初學的時候誤以為結構類型只能存儲值類型，還可能是引用對象的引用，如下:
static void Main(string[] args)
{
var parent = new Parent(30,"張大大");
var zhangsan = new Student(1,"張三",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 結構中，我們也可以去複製引用。
第三點很好理解，第四點表示我們不能去自己聲明默認構造函數。如:
public Student() {
}
那麼我們什麼時候使用struct呢？
那麼要從struct 優點出發，struct 是值類型，當離開作用域的時候，那麼對垃圾回收是有好處的。
同樣，因為struct 是值類型，分配到堆上，如果值類型過大，這會大量佔用到堆的空間，所以我們的數據比較下。
當有大量的賦值語句的時候，那麼我們也應該避開struct，因為賦值值類型中將會拷貝全部，而不是引用。
根據上訴，實用場景為:
對於點、矩形和顏色這樣的輕量對象，假如要聲明一個含有許多個顏色對象的數組，則CLR需要為每個對象分配記憶體，在這種情況下，使用結構的成本較低；
從上總結出，struct可以在一些以數據為主的場景中使用，且數據量不大的情況。
struct 作為參數
在介紹readonly 之前，先介紹一下，和ref 還有out 其名的in，不是別的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;
}
這裡的in 的作用是可以引用readonlyArgument,但是只讀，不能修改number的值。那麼這有什麼用呢？我直接不設置值不就可以嗎？或者說我起碼設置一個readonly 這總行吧。
而我們知道in 有不能用於非同步方法，賦值消耗也不大形參，那我要這個引用有啥用？關鍵就在於我們自定義的struct還是大有好處的，struct 是我們自定義的結構類型，這個比較大，那麼這就是一個struct的突破點了，傳值的時候可以傳遞struct。
下面介紹readonly 這個是為了安全，做為一個readonly，我們首先就要區分的是const，const 是編譯性，而readonly是運行時。這個可以百度，在此就不做過多的介紹。
通過readonly struct 還有 in，那麼可以創建防禦性副本。
這裡值得注意的是，官網提到這樣一句話:
除非使用 readonly 修飾符聲明 struct或方法僅調用該結構的 readonly 成員，否則切勿將其作為 in 參數傳遞。 不遵守該指南可能會對性能產生負面影響，並可能導致不明確的行為
官網給出了一個這樣的例子:
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;
}
並且說明了一段這樣的話:
在首次檢查時，你可能認為這些訪問是安全的。 畢竟，get 訪問器不應該修改對象的狀態。 但是沒有強制執行的語言規則。
它只是通用約定。 任何類型都可以實現修改內部狀態的 get 訪問器。
如果沒有語言保證，編譯器必須在調用任何未標記為 readonly 修飾符的成員之前創建參數的臨時副本。
在堆棧上創建臨時存儲，將參數的值複製到臨時存儲中，並將每個成員訪問的值作為 this 參數複製到堆棧中。
在許多情況下，當參數類型不是 readonly struct，並且該方法調用成員未標記為 readonly 時，這些副本會降低性能，
使得按值傳遞比按只讀引用傳遞速度更快。 如果將不修改結構狀態的所有方法標記為 readonly，編譯器就可以安全地確定不修改結構狀態，並且不需要防禦性複製。
struct 作為出參
那麼上面討論了參數傳遞的問題，那麼接下來討論一下，參數返回的問題。
比如說返回了:
var a=getANumber();
private static int getANumber(){
var b=1;
return b;
}
那麼其實這個a的值怎麼獲取的呢？是b的值賦值給a。
但是對於比較大的struct，用這種賦值的方式，就比較消耗cpu和記憶體了。
那麼可以使用ref來返回。
var a=getANumber();
private static ref int getANumber(){
var b=1;
return ref b;
}
這樣b的引用傳遞給了a。
如果你希望返回的參數不可改變，那麼你可以這樣:
var a=getANumber();
private static ref readonly int getANumber(){
var b=1;
return ref b;
}
那麼這個時候有人就奇怪了，為啥ref還要 readonly 這東西呢？
舉個例子:
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");
}
這個例子返回的是數組的一部分，如果改了這個值，那麼數組裡面的值不就改變了嗎。
可能我這樣說，加上官網這個例子不到位，可能沒能表達明白。再來一個自己寫的例子:
static void Main(string[] args)
{
var matrix =new Student[1];
matrix[0] = new Student(20,"張三",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; }
}
這裡列印出來兩個都是10。
如果給Find 加上readonly,那麼要這樣寫
ref readonly Student result =ref Find(matrix);
Student 自然不能再進行賦值。
結
上述只是個人整理和一點點個人理解，如有不對望指出。下一節，整理c# 裝箱和拆箱，介紹一下生命周期。
