结构体和类有什么区别 默认访问权限与使用场景对比

结构体是值类型，类是引用类型，这意味着结构体在赋值时复制整个数据，而类赋值时只复制引用地址；因此结构体赋值后彼此独立，类实例则共享同一对象。它们在内存管理上的不同在于：结构体通常分配在栈上，随作用域结束自动释放，效率高；类实例分配在堆上，由垃圾回收器管理，存在额外开销。默认访问权限方面，c#中结构体和类的成员默认为private，类型本身默认为internal，体现了封装性和模块隔离。优先选择结构体的场景包括：数据小且简单、需要值语义、性能敏感且生命周期短、无需继承；必须使用类的场景包括：需要引用语义、数据复杂或庞大、需要继承与多态、表示具有身份的实体或需支持null值。综上，结构体适用于小型、独立的值数据，而类更适合复杂、共享的对象模型，选择应基于语义、性能和设计需求综合权衡。

结构体和类，在编程语言里，它们都是构建数据和行为的基本骨架，但骨子里却有着截然不同的处理方式。最核心的区别在于，结构体是“值类型”，而类是“引用类型”。这意味着当你在代码中操作它们时，数据的复制和传递机制是完全不一样的，这直接影响到内存分配、性能，乃至你的程序逻辑。

解决方案

说白了，值类型（结构体）在赋值或作为参数传递时，会进行一次完整的数据拷贝。想象一下，你把一份文件复印了一份给别人，你们各自拥有独立的文件，对其中一份的修改不会影响到另一份。而引用类型（类）则不同，它传递的是一个指向内存中实际数据的“地址”或者说“引用”。这就像你把一份文件的原始位置告诉了别人，你们都指向同一份文件，任何一方对文件的修改，都会立即反映给另一方。

这种根本性的差异，延伸开来就是内存分配方式的不同。结构体通常分配在栈（Stack）上，这是一种高效、快速的内存区域，当变量超出作用域时，内存会自动回收。而类则分配在堆（Heap）上，这是一个更灵活但管理成本更高的内存区域，需要垃圾回收器（Garbage Collector）来追踪和清理不再被引用的对象。因此，对于小型、简单的数据结构，结构体在性能上可能会有优势，因为它避免了堆分配和垃圾回收的开销。当然，类的优势在于它支持继承、多态，可以构建更复杂、层次化的对象模型。

为什么说结构体是“值类型”而类是“引用类型”？它们在内存管理上有何不同？

这确实是理解两者差异的基石。当我第一次接触到这个概念时，也花了一些时间去消化。值类型和引用类型最直观的体现，就是它们在赋值操作时的行为。

比如说，你定义了一个简单的

Point

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;
}

Point p1 = new Point { X = 10, Y = 20 };
Point p2 = p1; // 这里发生了什么？
p2.X = 30;
Console.WriteLine(p1.X); // 输出什么？

这里

p2 = p1

p2

p1

p2.X

p1.X

10

但如果这是一个

Person

class Person
{
    public string Name;
    public int Age;
}

Person person1 = new Person { Name = "Alice", Age = 30 };
Person person2 = person1; // 这里又发生了什么？
person2.Age = 31;
Console.WriteLine(person1.Age); // 这次会输出什么？

person2 = person1

person1

person2

Person

person2.Age

person1.Age

31

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在内存管理上，结构体（值类型）通常直接包含数据，当它作为局部变量时，数据直接存储在栈上。函数调用结束后，栈上的内存会自动释放，效率很高。而类（引用类型）的实例数据总是存储在堆上，栈上保存的只是一个指向堆上对象的引用。堆上的对象生命周期更长，需要垃圾回收机制来判断何时可以安全地回收内存。这就意味着，使用类会带来额外的堆分配和垃圾回收开销，对于频繁创建和销毁的小对象，这可能会成为性能瓶颈。

结构体和类的默认访问权限规则是怎样的？这在实际开发中意味着什么？

关于默认访问权限，这在不同语言中可能略有差异，但核心思想是相似的。以C#为例，如果你不明确指定，类和结构体的成员（比如字段、方法、属性）默认是

private

class MyClass
{
    int privateField; // 默认是 private
    void privateMethod() { } // 默认是 private
}

struct MyStruct
{
    string privateName; // 默认是 private
    void privateAction() { } // 默认是 private
}

而对于类和结构体本身，如果它们是顶层类型（即不嵌套在其他类型内部），默认访问权限通常是

internal

public

在实际开发中，这些默认规则是封装性（Encapsulation）的体现。默认的

private

internal

在哪些场景下应该优先选择结构体，又在何时必须使用类？

选择结构体还是类，并没有一个放之四海而皆准的答案，更多是根据具体场景和权衡利弊。

优先选择结构体的场景：

1. 数据量小且简单： 当你的数据结构只包含少量字段，且这些字段都是值类型（或本身就是小结构体）时，结构体是很好的选择。比如表示坐标的

   Point

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   （X, Y）、颜色

   Color

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   （R, G, B）、矩形

   Rectangle

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   （X, Y, Width, Height）等。它们通常是不可变的（immutable），或者很少需要修改。
2. 需要值语义时： 如果你希望数据在赋值或传递时是独立的副本，修改一个实例不会影响另一个，那么结构体就是你想要的。这在处理像货币金额、日期时间（如C#的

   DateTime

   登录后复制
   ）这类概念时尤其有用，因为它们代表的是一个确切的“值”，而不是一个共享的“实体”。
3. 性能敏感且对象生命周期短： 在需要频繁创建和销毁大量小对象，并且对性能有较高要求时，结构体可以减少堆分配和垃圾回收的压力，从而提升性能。但要注意，如果结构体变得很大（比如超过16-24字节），频繁的复制操作反而可能带来性能损耗。
4. 不需要继承和多态： 结构体不支持继承，所以如果你的设计不需要通过继承来扩展功能，或者不需要多态行为，结构体是完全可以胜任的。

必须使用类的场景：

1. 需要引用语义时： 当你希望多个变量引用同一个对象实例，并且对其中一个变量的修改会反映到所有引用上时，类是唯一的选择。这在管理共享状态、实现单例模式、或者处理像文件流、数据库连接这类资源时非常关键。
2. 数据量大或复杂： 如果你的对象包含大量字段，或者字段本身就是引用类型，那么使用类更合理。复制一个大结构体可能会比复制一个引用更耗时耗力。
3. 需要继承和多态： 这是类的核心特性之一。当你需要构建一个复杂的类型层次结构，通过继承来复用代码，或者通过接口和抽象类实现多态行为时，类是不可替代的。
4. 需要表示“实体”或具有“身份”的对象： 比如

   Person

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   、

   Order

   登录后复制
   、

   BankAccount

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   等，它们通常有自己的唯一身份，即使两个

   Person

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   对象的所有属性都相同，它们也可能是两个不同的个体。
5. 需要支持

   null

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   值： 类可以被赋值为

   null

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   ，表示“没有对象”。而结构体通常不能为

   null

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   （除非使用

   Nullable<T>

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   包装器），这在某些场景下可能是设计上的考量。

在我看来，选择的哲学是：如果一个类型本质上代表一个“值”，并且它很小，那么可以考虑结构体。否则，类通常是更安全、更灵活的默认选择。过度使用结构体，尤其是在它们变得很大或被频繁装箱（boxing）时，反而可能带来意想不到的性能问题。

以上就是结构体和类有什么区别 默认访问权限与使用场景对比的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！