Respuestas:
En .NET, hay dos categorías de tipos, tipos de referencia y tipos de valores .
Las estructuras son tipos de valor y las clases son tipos de referencia .
La diferencia general es que un tipo de referencia vive en el montón y un tipo de valor vive en línea, es decir, donde sea que esté definida su variable o campo.
Una variable que contiene un tipo de valor contiene todo el valor del tipo de valor. Para una estructura, eso significa que la variable contiene toda la estructura, con todos sus campos.
Una variable que contiene un tipo de referencia contiene un puntero o una referencia a otro lugar de la memoria donde reside el valor real.
Esto tiene un beneficio, para empezar:
Internamente, los tipos de referencia se implementan como punteros, y sabiendo eso, y sabiendo cómo funciona la asignación de variables, existen otros patrones de comportamiento:
Cuando declara variables o campos, así es como difieren los dos tipos:
Un breve resumen de cada uno:
Solo clases:
Solo estructuras:
Ambas clases y estructuras:
c# struct memory overheady encontré esta respuesta de Hans Passant que dice que no, ese tampoco es el caso. Entonces, ¿ qué quiere decir?
classmemoria gestionada (manejada por el recolector de basura), mientras que las instancias de structno .
En .NET, las declaraciones de estructura y clase diferencian entre tipos de referencia y tipos de valor.
Cuando pasa un tipo de referencia, solo hay uno realmente almacenado. Todo el código que accede a la instancia está accediendo al mismo.
Cuando pasa un tipo de valor, cada uno es una copia. Todo el código está trabajando en su propia copia.
Esto se puede mostrar con un ejemplo:
struct MyStruct
{
string MyProperty { get; set; }
}
void ChangeMyStruct(MyStruct input)
{
input.MyProperty = "new value";
}
...
// Create value type
MyStruct testStruct = new MyStruct { MyProperty = "initial value" };
ChangeMyStruct(testStruct);
// Value of testStruct.MyProperty is still "initial value"
// - the method changed a new copy of the structure.Para una clase esto sería diferente
class MyClass
{
string MyProperty { get; set; }
}
void ChangeMyClass(MyClass input)
{
input.MyProperty = "new value";
}
...
// Create reference type
MyClass testClass = new MyClass { MyProperty = "initial value" };
ChangeMyClass(testClass);
// Value of testClass.MyProperty is now "new value"
// - the method changed the instance passed.Las clases pueden ser nada: la referencia puede apuntar a un valor nulo.
Las estructuras son el valor real: pueden estar vacías pero nunca nulas. Por esta razón, las estructuras siempre tienen un constructor predeterminado sin parámetros: necesitan un 'valor inicial'.
Diferencia entre estructuras y clases:
De la elección de Microsoft entre clase y estructura ...
Como regla general, la mayoría de los tipos en un marco deberían ser clases. Sin embargo, hay algunas situaciones en las que las características de un tipo de valor hacen que sea más apropiado usar estructuras.
✓ CONSIDERA una estructura en lugar de una clase:
- Si las instancias del tipo son pequeñas y comúnmente de corta duración o están incrustadas comúnmente en otros objetos.
X EVITE una estructura a menos que el tipo tenga todas las características siguientes:
- Lógicamente representa un valor único, similar a los tipos primitivos (int, double, etc.).
- Tiene un tamaño de instancia inferior a 16 bytes.
- Es inmutable. (no puede ser cambiado)
- No tendrá que ser encuadrado con frecuencia.
Además de todas las diferencias descritas en las otras respuestas:
Si está buscando un video que explique todas las diferencias, puede consultar la Parte 29 - Tutorial de C # - Diferencia entre clases y estructuras en C # .
Las instancias de clases se almacenan en el montón administrado. Todas las variables que 'contienen' una instancia son simplemente una referencia a la instancia en el montón. Al pasar un objeto a un método, se pasa una copia de la referencia, no el objeto en sí.
Las estructuras (técnicamente, los tipos de valor) se almacenan donde sea que se usen, de forma muy similar a un tipo primitivo. El contenido puede ser copiado por el tiempo de ejecución en cualquier momento y sin invocar un constructor de copias personalizado. Pasar un tipo de valor a un método implica copiar todo el valor, de nuevo sin invocar ningún código personalizable.
Los nombres de C ++ / CLI mejoran la distinción: "clase de referencia" es una clase como se describe primero, "clase de valor" es una clase como se describe en segundo lugar. Las palabras clave "clase" y "estructura" tal como las usa C # son simplemente algo que debe aprenderse.
+------------------------+------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
| | Struct | Class |
+------------------------+------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------+
| Type | Value-type | Reference-type |
| Where | On stack / Inline in containing type | On Heap |
| Deallocation | Stack unwinds / containing type gets deallocated | Garbage Collected |
| Arrays | Inline, elements are the actual instances of the value type | Out of line, elements are just references to instances of the reference type residing on the heap |
| Aldel Cost | Cheap allocation-deallocation | Expensive allocation-deallocation |
| Memory usage | Boxed when cast to a reference type or one of the interfaces they implement, | No boxing-unboxing |
| | Unboxed when cast back to value type | |
| | (Negative impact because boxes are objects that are allocated on the heap and are garbage-collected) | |
| Assignments | Copy entire data | Copy the reference |
| Change to an instance | Does not affect any of its copies | Affect all references pointing to the instance |
| Mutability | Should be immutable | Mutable |
| Population | In some situations | Majority of types in a framework should be classes |
| Lifetime | Short-lived | Long-lived |
| Destructor | Cannot have | Can have |
| Inheritance | Only from an interface | Full support |
| Polymorphism | No | Yes |
| Sealed | Yes | When have sealed keyword |
| Constructor | Can not have explicit parameterless constructors | Any constructor |
| Null-assignments | When marked with nullable question mark | Yes (+ When marked with nullable question mark in C# 8+) |
| Abstract | No | When have abstract keyword |
| Member Access Modifiers| public, private, internal | public, protected, internal, protected internal, private protected |
+------------------------+------------------------------------------------------------------------------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------+Estructura vs clase
Una estructura es un tipo de valor, por lo que se almacena en la pila, pero una clase es un tipo de referencia y se almacena en el montón.
Una estructura no admite la herencia y el polimorfismo, pero una clase admite ambos.
Por defecto, todos los miembros de la estructura son públicos, pero los miembros de la clase son de naturaleza privada por defecto.
Como una estructura es un tipo de valor, no podemos asignar nulo a un objeto de estructura, pero no es el caso de una clase.
Para agregar a las otras respuestas, hay una diferencia fundamental que vale la pena señalar, y es cómo se almacenan los datos dentro de las matrices, ya que esto puede tener un efecto importante en el rendimiento.
Entonces, una matriz de estructuras se ve así en la memoria
[struct][struct][struct][struct][struct][struct][struct][struct]
Mientras que una variedad de clases se ve así
[pointer][pointer][pointer][pointer][pointer][pointer][pointer][pointer]
Con una matriz de clases, los valores que le interesan no se almacenan dentro de la matriz, sino en otra parte de la memoria.
Para la gran mayoría de las aplicaciones, esta diferencia realmente no importa, sin embargo, en el código de alto rendimiento esto afectará la localidad de los datos dentro de la memoria y tendrá un gran impacto en el rendimiento del caché de la CPU. El uso de clases cuando podría / debería haber utilizado estructuras aumentará enormemente el número de errores de caché en la CPU.
Lo más lento que hace una CPU moderna es no acumular números, está obteniendo datos de la memoria y un acierto de caché L1 es muchas veces más rápido que leer datos de la RAM.
Aquí hay un código que puede probar. En mi máquina, iterar a través de la matriz de clase tarda ~ 3 veces más que la matriz de estructura.
private struct PerformanceStruct
{
public int i1;
public int i2;
}
private class PerformanceClass
{
public int i1;
public int i2;
}
private static void DoTest()
{
var structArray = new PerformanceStruct[100000000];
var classArray = new PerformanceClass[structArray.Length];
for (var i = 0; i < structArray.Length; i++)
{
structArray[i] = new PerformanceStruct();
classArray[i] = new PerformanceClass();
}
long total = 0;
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
for (var loops = 0; loops < 100; loops++)
for (var i = 0; i < structArray.Length; i++)
{
total += structArray[i].i1 + structArray[i].i2;
}
sw.Stop();
Console.WriteLine($"Struct Time: {sw.ElapsedMilliseconds}");
sw = new Stopwatch();
sw.Start();
for (var loops = 0; loops < 100; loops++)
for (var i = 0; i < classArray.Length; i++)
{
total += classArray[i].i1 + classArray[i].i2;
}
Console.WriteLine($"Class Time: {sw.ElapsedMilliseconds}");
}Solo para completarlo, hay otra diferencia al usar el Equalsmétodo, que es heredado por todas las clases y estructuras.
Digamos que tenemos una clase y una estructura:
class A{
public int a, b;
}
struct B{
public int a, b;
}y en el método Main, tenemos 4 objetos.
static void Main{
A c1 = new A(), c2 = new A();
c1.a = c1.b = c2.a = c2.b = 1;
B s1 = new B(), s2 = new B();
s1.a = s1.b = s2.a = s2.b = 1;
}Entonces:
s1.Equals(s2) // true
s1.Equals(c1) // false
c1.Equals(c2) // false
c1 == c2 // falseEntonces , las estructuras son adecuadas para objetos numéricos, como puntos (guardar coordenadas x e y). Y las clases son adecuadas para otros. Incluso si 2 personas tienen el mismo nombre, altura, peso ..., siguen siendo 2 personas.
Bueno, para empezar, una estructura se pasa por valor en lugar de por referencia. Las estructuras son buenas para estructuras de datos relativamente simples, mientras que las clases tienen mucha más flexibilidad desde el punto de vista arquitectónico a través del polimorfismo y la herencia.
Otros probablemente pueden darle más detalles que yo, pero uso estructuras cuando la estructura que busco es simple.
Además de la diferencia básica del especificador de acceso, y los pocos mencionados anteriormente, me gustaría agregar algunas de las principales diferencias, incluidas algunas de las mencionadas anteriormente, con una muestra de código con salida, que dará una idea más clara de la referencia y el valor
Estructuras:
Clase:
Muestra de código
static void Main(string[] args)
{
//Struct
myStruct objStruct = new myStruct();
objStruct.x = 10;
Console.WriteLine("Initial value of Struct Object is: " + objStruct.x);
Console.WriteLine();
methodStruct(objStruct);
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("After Method call value of Struct Object is: " + objStruct.x);
Console.WriteLine();
//Class
myClass objClass = new myClass(10);
Console.WriteLine("Initial value of Class Object is: " + objClass.x);
Console.WriteLine();
methodClass(objClass);
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("After Method call value of Class Object is: " + objClass.x);
Console.Read();
}
static void methodStruct(myStruct newStruct)
{
newStruct.x = 20;
Console.WriteLine("Inside Struct Method");
Console.WriteLine("Inside Method value of Struct Object is: " + newStruct.x);
}
static void methodClass(myClass newClass)
{
newClass.x = 20;
Console.WriteLine("Inside Class Method");
Console.WriteLine("Inside Method value of Class Object is: " + newClass.x);
}
public struct myStruct
{
public int x;
public myStruct(int xCons)
{
this.x = xCons;
}
}
public class myClass
{
public int x;
public myClass(int xCons)
{
this.x = xCons;
}
}Salida
El valor inicial del objeto Struct es: 10
Método de estructura interna El valor del método interno del objeto de estructura es: 20
El valor de llamada después del método del objeto Struct es: 10
El valor inicial del objeto de clase es: 10
Método de clase interior El valor del método interior del objeto de clase es: 20
El valor de llamada después del método del objeto de clase es: 20
Aquí puede ver claramente la diferencia entre llamada por valor y llamada por referencia.
Los eventos declarados en una clase tienen su acceso + = y - = bloqueado automáticamente a través de un bloqueo (esto) para que sean seguros para subprocesos (los eventos estáticos están bloqueados en el tipo de la clase). Los eventos declarados en una estructura no tienen su acceso + = y - = bloqueado automáticamente. Un bloqueo (esto) para una estructura no funcionaría ya que solo puede bloquear una expresión de tipo de referencia.
Crear una instancia de estructura no puede causar una recolección de basura (a menos que el constructor cree directa o indirectamente una instancia de tipo de referencia) mientras que crear una instancia de tipo de referencia puede causar una recolección de basura.
Una estructura siempre tiene un constructor público predeterminado incorporado.
class DefaultConstructor
{
static void Eg()
{
Direct yes = new Direct(); // Always compiles OK
InDirect maybe = new InDirect(); // Compiles if constructor exists and is accessible
//...
}
}Esto significa que una estructura siempre es instanciable, mientras que una clase podría no serlo ya que todos sus constructores podrían ser privados.
class NonInstantiable
{
private NonInstantiable() // OK
{
}
}
struct Direct
{
private Direct() // Compile-time error
{
}
}Una estructura no puede tener un destructor. Un destructor es solo una anulación del objeto. Finalizar disfrazado, y las estructuras, que son tipos de valor, no están sujetas a la recolección de basura.
struct Direct
{
~Direct() {} // Compile-time error
}
class InDirect
{
~InDirect() {} // Compiles OK
}
And the CIL for ~Indirect() looks like this:
.method family hidebysig virtual instance void
Finalize() cil managed
{
// ...
} // end of method Indirect::FinalizeUna estructura está sellada implícitamente, una clase no.
Una estructura no puede ser abstracta, una clase sí.
Una estructura no puede llamar a: base () en su constructor, mientras que una clase sin una clase base explícita sí puede.
Una estructura no puede extender otra clase, una clase puede.
Una estructura no puede declarar miembros protegidos (por ejemplo, campos, tipos anidados) que una clase puede.
Una estructura no puede declarar miembros de funciones abstractas, una clase abstracta sí.
Una estructura no puede declarar miembros de funciones virtuales, una clase puede.
Una estructura no puede declarar miembros de función sellados, una clase puede.
Una estructura no puede declarar miembros de la función de anulación, una clase puede.
La única excepción a esta regla es que una estructura puede anular los métodos virtuales de System.Object, viz, Equals (), y GetHashCode (), y ToString ().
Object, que contendría una referencia a una copia en caja de la estructura.
Como se mencionó anteriormente: las clases son de tipo de referencia, mientras que las estructuras son tipos de valor con todas las consecuencias.
Como pulgar de la regla, las Pautas de diseño de marcos recomiendan usar estructuras en lugar de clases si:
Hay un caso interesante de rompecabezas "clase vs estructura": situación en la que necesita devolver varios resultados del método: elija cuál usar. Si conoce la historia de ValueTuple, sabe que ValueTuple (struct) se agregó porque debería ser más efectivo que Tuple (clase). Pero, ¿qué significa en números? Dos pruebas: una es struct / class que tiene 2 campos, otra con struct / class que tiene 8 campos (con una dimensión de más de 4 - la clase debería ser más efectiva que la estructura en términos de ticks del procesador, pero por supuesto también se debe considerar la carga de GC )
PD Otro punto de referencia para el caso específico 'sturct o clase con colecciones' está allí: https://stackoverflow.com/a/45276657/506147
BenchmarkDotNet=v0.10.10, OS=Windows 10 Redstone 2 [1703, Creators Update] (10.0.15063.726)
Processor=Intel Core i5-2500K CPU 3.30GHz (Sandy Bridge), ProcessorCount=4
Frequency=3233540 Hz, Resolution=309.2586 ns, Timer=TSC
.NET Core SDK=2.0.3
[Host] : .NET Core 2.0.3 (Framework 4.6.25815.02), 64bit RyuJIT
Clr : .NET Framework 4.7 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2115.0
Core : .NET Core 2.0.3 (Framework 4.6.25815.02), 64bit RyuJIT
Method | Job | Runtime | Mean | Error | StdDev | Min | Max | Median | Rank | Gen 0 | Allocated |
------------------ |----- |-------- |---------:|----------:|----------:|---------:|---------:|---------:|-----:|-------:|----------:|
TestStructReturn | Clr | Clr | 17.57 ns | 0.1960 ns | 0.1834 ns | 17.25 ns | 17.89 ns | 17.55 ns | 4 | 0.0127 | 40 B |
TestClassReturn | Clr | Clr | 21.93 ns | 0.4554 ns | 0.5244 ns | 21.17 ns | 23.26 ns | 21.86 ns | 5 | 0.0229 | 72 B |
TestStructReturn8 | Clr | Clr | 38.99 ns | 0.8302 ns | 1.4097 ns | 37.36 ns | 42.35 ns | 38.50 ns | 8 | 0.0127 | 40 B |
TestClassReturn8 | Clr | Clr | 23.69 ns | 0.5373 ns | 0.6987 ns | 22.70 ns | 25.24 ns | 23.37 ns | 6 | 0.0305 | 96 B |
TestStructReturn | Core | Core | 12.28 ns | 0.1882 ns | 0.1760 ns | 11.92 ns | 12.57 ns | 12.30 ns | 1 | 0.0127 | 40 B |
TestClassReturn | Core | Core | 15.33 ns | 0.4343 ns | 0.4063 ns | 14.83 ns | 16.44 ns | 15.31 ns | 2 | 0.0229 | 72 B |
TestStructReturn8 | Core | Core | 34.11 ns | 0.7089 ns | 1.4954 ns | 31.52 ns | 36.81 ns | 34.03 ns | 7 | 0.0127 | 40 B |
TestClassReturn8 | Core | Core | 17.04 ns | 0.2299 ns | 0.2150 ns | 16.68 ns | 17.41 ns | 16.98 ns | 3 | 0.0305 | 96 B |Prueba de código:
using System;
using System.Text;
using System.Collections.Generic;
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Attributes.Columns;
using BenchmarkDotNet.Attributes.Exporters;
using BenchmarkDotNet.Attributes.Jobs;
using DashboardCode.Routines.Json;
namespace Benchmark
{
//[Config(typeof(MyManualConfig))]
[RankColumn, MinColumn, MaxColumn, StdDevColumn, MedianColumn]
[ClrJob, CoreJob]
[HtmlExporter, MarkdownExporter]
[MemoryDiagnoser]
public class BenchmarkStructOrClass
{
static TestStruct testStruct = new TestStruct();
static TestClass testClass = new TestClass();
static TestStruct8 testStruct8 = new TestStruct8();
static TestClass8 testClass8 = new TestClass8();
[Benchmark]
public void TestStructReturn()
{
testStruct.TestMethod();
}
[Benchmark]
public void TestClassReturn()
{
testClass.TestMethod();
}
[Benchmark]
public void TestStructReturn8()
{
testStruct8.TestMethod();
}
[Benchmark]
public void TestClassReturn8()
{
testClass8.TestMethod();
}
public class TestStruct
{
public int Number = 5;
public struct StructType<T>
{
public T Instance;
public List<string> List;
}
public int TestMethod()
{
var s = Method1(1);
return s.Instance;
}
private StructType<int> Method1(int i)
{
return Method2(++i);
}
private StructType<int> Method2(int i)
{
return Method3(++i);
}
private StructType<int> Method3(int i)
{
return Method4(++i);
}
private StructType<int> Method4(int i)
{
var x = new StructType<int>();
x.List = new List<string>();
x.Instance = ++i;
return x;
}
}
public class TestClass
{
public int Number = 5;
public class ClassType<T>
{
public T Instance;
public List<string> List;
}
public int TestMethod()
{
var s = Method1(1);
return s.Instance;
}
private ClassType<int> Method1(int i)
{
return Method2(++i);
}
private ClassType<int> Method2(int i)
{
return Method3(++i);
}
private ClassType<int> Method3(int i)
{
return Method4(++i);
}
private ClassType<int> Method4(int i)
{
var x = new ClassType<int>();
x.List = new List<string>();
x.Instance = ++i;
return x;
}
}
public class TestStruct8
{
public int Number = 5;
public struct StructType<T>
{
public T Instance1;
public T Instance2;
public T Instance3;
public T Instance4;
public T Instance5;
public T Instance6;
public T Instance7;
public List<string> List;
}
public int TestMethod()
{
var s = Method1(1);
return s.Instance1;
}
private StructType<int> Method1(int i)
{
return Method2(++i);
}
private StructType<int> Method2(int i)
{
return Method3(++i);
}
private StructType<int> Method3(int i)
{
return Method4(++i);
}
private StructType<int> Method4(int i)
{
var x = new StructType<int>();
x.List = new List<string>();
x.Instance1 = ++i;
return x;
}
}
public class TestClass8
{
public int Number = 5;
public class ClassType<T>
{
public T Instance1;
public T Instance2;
public T Instance3;
public T Instance4;
public T Instance5;
public T Instance6;
public T Instance7;
public List<string> List;
}
public int TestMethod()
{
var s = Method1(1);
return s.Instance1;
}
private ClassType<int> Method1(int i)
{
return Method2(++i);
}
private ClassType<int> Method2(int i)
{
return Method3(++i);
}
private ClassType<int> Method3(int i)
{
return Method4(++i);
}
private ClassType<int> Method4(int i)
{
var x = new ClassType<int>();
x.List = new List<string>();
x.Instance1 = ++i;
return x;
}
}
}
}Las estructuras son el valor real: pueden estar vacías pero nunca nulas
Esto es cierto, sin embargo, también tenga en cuenta que a partir de .NET 2 las estructuras admiten una versión Nullable y C # proporciona algo de azúcar sintáctico para que sea más fácil de usar.
int? value = null;
value = 1;(object)(default(int?)) == nullque no se puede hacer con ningún otro tipo de valor, porque aquí hay más que solo azúcar. El único azúcar es int?para Nullable<int>.
Cada variable o campo de un tipo de valor primitivo o tipo de estructura contiene una instancia única de ese tipo, incluidos todos sus campos (públicos y privados). Por el contrario, las variables o los campos de los tipos de referencia pueden ser nulos, o pueden referirse a un objeto, almacenado en otro lugar, al que también puede existir cualquier número de otras referencias. Los campos de una estructura se almacenarán en el mismo lugar que la variable o el campo de ese tipo de estructura, que puede estar en la pila o puede ser parte de otro objeto de montón.
Crear una variable o campo de un tipo de valor primitivo lo creará con un valor predeterminado; La creación de una variable o campo de un tipo de estructura creará una nueva instancia, creando todos los campos de la manera predeterminada. La creación de una nueva instancia de un tipo de referencia comenzará creando todos los campos allí de la manera predeterminada, y luego ejecutará un código adicional opcional según el tipo.
Copiar una variable o campo de un tipo primitivo a otro copiará el valor. Copiar una variable o campo de tipo de estructura a otra copiará todos los campos (públicos y privados) de la primera instancia a la última instancia. Copiar una variable o campo de tipo de referencia a otra hará que esta última haga referencia a la misma instancia que la primera (si la hay).
Es importante tener en cuenta que en algunos lenguajes como C ++, el comportamiento semántico de un tipo es independiente de cómo se almacena, pero eso no es cierto para .NET. Si un tipo implementa una semántica de valor mutable, al copiar una variable de ese tipo a otra, se copian las propiedades de la primera a otra instancia, a las que se refiere la segunda, y el uso de un miembro de la segunda para mutarlo hará que se cambie esa segunda instancia. , pero no el primero. Si un tipo implementa una semántica de referencia mutable, copiar una variable a otra y usar un miembro de la segunda para mutar el objeto afectará al objeto mencionado por la primera variable; los tipos con semántica inmutable no permiten la mutación, por lo que no importa semánticamente si la copia crea una nueva instancia o crea otra referencia a la primera.
En .NET, es posible que los tipos de valor implementen cualquiera de las semánticas anteriores, siempre que todos sus campos puedan hacer lo mismo. Sin embargo, un tipo de referencia solo puede implementar semántica de referencia mutable o semántica inmutable; Los tipos de valores con campos de tipos de referencia mutables se limitan a implementar semántica de referencia mutable o semántica híbrida extraña.