NET问答：什么场景下应该选择 struct 而不是 class ？

咨询区

• Esteban Araya：

MSDN 上说当你需要一个轻量级对象时应该选择 struct，说的含含糊糊，真的不知道有哪些场景下优先选择 struct 而不是 class。

可能有些人已经忘了。

• struct 可以有方法。
• struct 不能被继承。

我非常明白 struct 和 class 在技术上的不同，就是把不准什么场景下该使用它...

回答区

• Yashwanth Chowdary Kata：

使用 class 的情况

• 如果同一性非常重要，毕竟 struct 传递时是完整copy的。
• 如果需要占用很大内存。
• 如果你有继承/多态的需求。

使用 struct 的情况

• 如果你想使用基元类型 (int,long,byte ...)

• 如果你想精细的优化内存

• 如果 P/Invoke 必须传值类型。

• 如果你想减少 GC 的负载

• 如果没有 继承/多态 的需求。

• ---

• Andrei Rînea：

申明一下，我没看过其他人的答案，我觉得最重要的方面是：当我需要一个无需 唯一标识 的类型时用 struct，比如说：3D 点。

public struct ThreeDimensionalPoint
{
    public readonly int X, Y, Z;
    public ThreeDimensionalPoint(int x, int y, int z)
    {
        this.X = x;
        this.Y = y;
        this.Z = z;
    }

    public override string ToString()
    {
        return "(X=" + this.X + ", Y=" + this.Y + ", Z=" + this.Z + ")";
    }

    public override int GetHashCode()
    {
        return (this.X + 2) ^ (this.Y + 2) ^ (this.Z + 2);
    }

    public override bool Equals(object obj)
    {
        if (!(obj is ThreeDimensionalPoint))
            return false;
        ThreeDimensionalPoint other = (ThreeDimensionalPoint)obj;
        return this == other;
    }

    public static bool operator ==(ThreeDimensionalPoint p1, ThreeDimensionalPoint p2)
    {
        return p1.X == p2.X && p1.Y == p2.Y && p1.Z == p2.Z;
    }

    public static bool operator !=(ThreeDimensionalPoint p1, ThreeDimensionalPoint p2)
    {
        return !(p1 == p2);
    }
}

值得注意的是，当用值类型替代引用类型后，当心 按值copy 的问题。

• Eduardas Šlutas：

这是一个老话题了，我就提供一下 class 和 struct 的 benchmark 吧，有如下两个 .cs 文件。

public class TestClass
{
    public long ID { get; set; }
    public string FirstName { get; set; }
    public string LastName { get; set; }
}

public struct TestStruct
{
    public long ID { get; set; }
    public string FirstName { get; set; }
    public string LastName { get; set; }
}

运行 benchmark:

• Create 1 TestClass
• Create 1 TestStruct
• Create 100 TestClass
• Create 100 TestStruct
• Create 10000 TestClass
• Create 10000 TestStruct

输出结果：

BenchmarkDotNet=v0.12.0, OS=Windows 10.0.18362
Intel Core i5-8250U CPU 1.60GHz (Kaby Lake R), 1 CPU, 8 logical and 4 physical cores
.NET Core SDK=3.1.101
[Host]     : .NET Core 3.1.1 (CoreCLR 4.700.19.60701, CoreFX 4.700.19.60801), X64 RyuJIT  [AttachedDebugger]
DefaultJob : .NET Core 3.1.1 (CoreCLR 4.700.19.60701, CoreFX 4.700.19.60801), X64 RyuJIT


|         Method |           Mean |         Error |        StdDev |     Ratio | RatioSD | Rank |    Gen 0 | Gen 1 | Gen 2 | Allocated |
|--------------- |---------------:|--------------:|--------------:|----------:|--------:|-----:|---------:|------:|------:|----------:|

|      UseStruct |      0.0000 ns |     0.0000 ns |     0.0000 ns |     0.000 |    0.00 |    1 |        - |     - |     - |         - |
|       UseClass |      8.1425 ns |     0.1873 ns |     0.1839 ns |     1.000 |    0.00 |    2 |   0.0127 |     - |     - |      40 B |
|   Use100Struct |     36.9359 ns |     0.4026 ns |     0.3569 ns |     4.548 |    0.12 |    3 |        - |     - |     - |         - |
|    Use100Class |    759.3495 ns |    14.8029 ns |    17.0471 ns |    93.144 |    3.24 |    4 |   1.2751 |     - |     - |    4000 B |
| Use10000Struct |  3,002.1976 ns |    25.4853 ns |    22.5920 ns |   369.664 |    8.91 |    5 |        - |     - |     - |         - |
|  Use10000Class | 76,529.2751 ns | 1,570.9425 ns | 2,667.5795 ns | 9,440.182 |  346.76 |    6 | 127.4414 |     - |     - |  400000 B |

点评区

确实这是一个老话题了，我一般在讲究内存优化的场景下，优先考虑 struct，毕竟 struct 没有 object 的 同步块索引 + 方法表指针，在 64bit 机器上，光这块开销就是 16byte，如果再放大千万倍那可不得了，其他的场景怎么搞都行。