结构体（Struct）

在C#中，struct是表示数据结构的值类型数据类型。

它可以包含参数化构造函数、静态构造函数、常量、字段、方法、属性、索引器、运算符、事件和嵌套类型。

struct 可以用于保存不需要继承的小数据值，例如坐标点，键值对和复杂的数据结构。

结构声明

使用struct关键字声明结构。默认修饰符是结构及其成员的内部修饰符。

下面的示例声明坐标图的结构。

示例：结构

struct Coordinate
{
    public int x;
    public int y;
}

与基本类型变量一样，可以使用或不使用 new 运算符创建struct对象。

示例：创建坐标系结构

struct Coordinate
{
    public int x;
    public int y;
}

Coordinate point = new Coordinate();
Console.WriteLine(point.x); //输出：0  
Console.WriteLine(point.y); //输出：0

上面，使用new关键字创建一个 Coordinate（坐标）结构的对象。它调用结构的默认无参数构造函数，该构造函数将所有成员初始化为指定数据类型的默认值。

如果声明一个 struct 类型的变量而不使用 new 关键字，则它不调用任何构造函数，因此所有成员都保持未赋值状态。因此，在访问每个成员之前，必须为它们分配值，否则会产生编译时错误。

示例：不使用 new 关键字创建结构

struct Coordinate
{
    public int x;
    public int y;
}

Coordinate point;
Console.Write(point.x); // 编译时错误  

point.x = 10;
point.y = 20;
Console.Write(point.x); //输出：10  
Console.Write(point.y); //输出：20

结构构造函数

结构(struct)不能包含无参数构造函数。它只能包含参数化构造函数或静态构造函数。

示例：Struct中的参数化构造函数

struct Coordinate
{
    public int x;
    public int y;

    public Coordinate(int x, int y)
    {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
}

Coordinate point = new Coordinate(10, 20);

Console.WriteLine(point.x); //输出：10  
Console.WriteLine(point.y); //输出：20

必须在参数化构造函数中包含该结构的所有成员，并将其分配给成员；否则，如果任何成员保持未分配状态，C#编译器将给出编译时错误。

结构的方法和属性

struct(结构)可以包含属性、自动实现的属性、方法等，与类相同。

示例：结构的方法和属性

struct Coordinate
{
    public int x { get; set; }
    public int y { get; set; }

    public void SetOrigin()
    {
        this.x = 0;
        this.y = 0;
    }
}

Coordinate point = Coordinate();
point.SetOrigin();

Console.WriteLine(point.x); //输出：0  
Console.WriteLine(point.y); //输出：0

以下struct包括静态方法。

示例：结构体中的静态构造函数

struct Coordinate
{
    public int x;
    public int y;

    public Coordinate(int x, int y)
    {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public static Coordinate GetOrigin()
    {
        return new Coordinate();
    }
}

Coordinate point = Coordinate.GetOrigin();

Console.WriteLine(point.x); //输出：0  
Console.WriteLine(point.y); //输出：0

结构事件

结构可以包含事件通知订阅者有关某些操作。下面的结构体(struct)包含一个事件。

示例：结构事件

struct Coordinate
{
    private int _x, _y;

    public int x 
    {
        get{
            return _x;
        }

        set{
            _x = value;
            CoordinatesChanged(_x);
        }
    }

    public int y
    {
        get{
            return _y;
        }

        set{
            _y = value;
            CoordinatesChanged(_y);
        }
    }

    public event Action<int> CoordinatesChanged;
}

上面的结构包含coordinateChanged事件，当 x 或 y 坐标发生变化时将引发该事件。下面的示例演示如何处理CoordinateChanged事件。

示例：处理结构事件

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {

        Coordinate point = new Coordinate();
        
        point.CoordinatesChanged += StructEventHandler;
        point.x = 10;
        point.y = 20;
    }

    static void StructEventHandler(int point)
    {
        Console.WriteLine("坐标更改为 {0}", point);
    }
}

struct是值类型，因此它比类对象快。每当您只想存储数据时，请使用struct。通常，结构适用于游戏编程。但是，与结构相比，传输类对象更容易。因此，当您通过网络或其他类传递数据时，请不要使用struct。

结构的特点

结构提供了一种轻量级的数据类型，适用于表示简单的数据结构，具有较好的性能特性和值语义：

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。

总结

struct 可以包括构造函数，常量，字段，方法，属性，索引器，运算符，事件和嵌套类型。
struct 不能包含无参数构造函数或析构函数。
struct 可以实现与类相同的接口。
struct 不能继承另一个结构或类，也不能作为一个类的基类。
struct 不能将成员指定为抽象成员，密封成员，虚拟成员或受保护成员。

类 vs 结构

类和结构在设计和使用时有不同的考虑因素，类适合表示复杂的对象和行为，支持继承和多态性，而结构则更适合表示轻量级数据和值类型，以提高性能并避免引用的管理开销。

类和结构有以下几个基本的不同点：

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*：**因为 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。

以下实例中，MyStruct 是一个结构，而 MyClass 是一个类。

注释部分演示了结构不能包含无参数的构造函数、不能继承以及结构的实例复制是复制整个结构的内容。与之相反，类可以包含无参数的构造函数，可以继承，并且实例复制是复制引用。

结构声明​

结构构造函数​

结构的方法和属性​

结构事件​

结构的特点​

总结​

类 vs 结构​