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一、結構體的定義與基本使用

（一）定義結構體

在 C# 中，使用struct關鍵字來創建結構體。它就像是一個模板，能定義出符合特定需求的數據結構。比如，若要跟蹤圖書館中書的信息，可定義如下Books結構體：

struct Books
{public string title;public string author;public string subject;public int book_id;
}

在這個結構體定義中，包含了表示書籍標題（title）、作者（author）、主題（subject）以及書籍編號（book_id）的成員變量，類型分別為string和int ，通過這些成員變量可以全面描述一本書的關鍵屬性。

（二）結構體的使用示例

下面是一個完整展示結構體用法的程序示例：

using System;struct Books
{public string title;public string author;public string subject;public int book_id;
};public class testStructure
{public static void Main(string[] args){// 聲明兩個Books類型的結構體變量Book1和Book2Books Book1; Books Book2; // 為Book1的各個成員變量賦值Book1.title = "C Programming";Book1.author = "Nuha Ali";Book1.subject = "C Programming Tutorial";Book1.book_id = 6495407;// 為Book2賦值Book2.title = "Telecom Billing";Book2.author = "Zara Ali";Book2.subject = "Telecom Billing Tutorial";Book2.book_id = 6495700;// 打印Book1的詳細信息Console.WriteLine("Book 1 title : {0}", Book1.title);Console.WriteLine("Book 1 author : {0}", Book1.author);Console.WriteLine("Book 1 subject : {0}", Book1.subject);Console.WriteLine("Book 1 book_id :{0}", Book1.book_id);// 打印Book2的詳細信息Console.WriteLine("Book 2 title : {0}", Book2.title);Console.WriteLine("Book 2 author : {0}", Book2.author);Console.WriteLine("Book 2 subject : {0}", Book2.subject);Console.WriteLine("Book 2 book_id : {0}", Book2.book_id);Console.ReadKey();}
}

上述代碼編譯并執行后，輸出結果如下：

Book 1 title : C Programming
Book 1 author : Nuha Ali
Book 1 subject : C Programming Tutorial
Book 1 book_id : 6495407
Book 2 title : Telecom Billing
Book 2 author : Zara Ali
Book 2 subject : Telecom Billing Tutorial
Book 2 book_id : 6495700

從示例中能清晰看到，通過結構體變量可方便地訪問和操作其內部各個成員變量，分別對不同書籍信息進行賦值和展示，體現了結構體在組織和管理相關數據方面的便利性。

二、C# 結構的特點

（一）豐富的成員類型

結構體不僅能存儲簡單數據，還可帶有方法、字段、索引、屬性、運算符方法和事件等多種成員類型。這使其能適用于表示各種輕量級數據，如坐標（包含 x 和 y 坐標值的結構體，搭配方法進行坐標運算等操作）、范圍（定義包含起始值和結束值的結構體，以及判斷是否包含某個值的方法等）、日期、時間等。

（二）構造函數相關限制與特性

結構體可以定義構造函數，但不能定義析構函數 。并且，結構體不能定義無參構造函數，無參構造函數（默認）由系統自動定義，且不能手動改變。例如：

struct Point
{public int X;public int Y;// 合法的有參構造函數public Point(int x, int y){X = x;Y = y;}// 以下是非法的無參構造函數定義，結構體不允許這樣寫// public Point()// {// }
}

（三）繼承方面的限制

結構體不能繼承其他的結構或類，也不能作為其他結構或類的基礎結構。這意味著結構體在繼承體系方面相對獨立，更側重于簡單地封裝和處理自身內部定義的數據和相關邏輯，不像類那樣能通過繼承擴展功能、實現多態等復雜的面向對象設計模式。

（四）接口實現能力

雖然結構體不能參與繼承關系，但它具備實現一個或多個接口的能力。通過實現接口，結構體可以遵循接口中定義的契約，從而獲得特定的行為和功能。例如，若定義一個包含計算面積方法的接口，結構體可以實現該接口來提供面積計算的具體實現。

（五）成員修飾符限制

結構體中的成員默認是public的，也可以使用其他訪問修飾符，如private、protected等，但相比類，其使用場景和限制有所不同。例如，在結構體中使用private修飾成員時，需要通過屬性或方法來訪問這些私有成員，以確保數據的安全性和封裝性。

（六）實例化與初始化特點

在實例化結構體時，可以使用構造函數進行初始化，也可以在聲明后分別對成員進行賦值。例如：

Point p1 = new Point(10, 20);
Point p2;
p2.X = 30;
p2.Y = 40;

（七）內存分配與性能特點

結構體是值類型，通常在棧上分配內存（在某些情況下，如作為類的成員時，可能會隨類一起在堆上分配）。這使得結構體在傳遞和使用時，是按值復制的，在處理小數據結構且頻繁復制或傳遞時，性能表現較好，能減少內存分配和垃圾回收的開銷。但如果結構體過大，值傳遞時會產生較大性能開銷。

（八）可變性特點

結構體默認是可變的，即其成員的值可以在創建后被修改。不過，也可以通過將結構體設計為不可變（所有成員為只讀或通過特定設計保證不可修改）來提高其在多線程環境中的安全性，避免數據競爭問題。

三、類 vs 結構

（一）值類型 vs 引用類型

結構體是值類型，在棧上分配內存（特殊情況除外），賦值或傳遞時是按值復制；類是引用類型，對象在堆上分配內存，賦值或傳遞時傳遞的是對象的引用。

（二）繼承和多態性

結構體不支持繼承，不能從其他結構體或類繼承，也不能被其他結構體或類繼承；類支持繼承和多態，可以通過繼承實現代碼復用和多態行為。

（三）默認構造函數

結構體隱式地具有一個無參數的默認構造函數，將所有字段初始化為默認值，但不能手動定義無參構造函數；類可以顯式地定義默認構造函數或其他構造函數。

（四）賦值行為

結構體賦值時，會創建一個新的副本，兩個變量相互獨立；類賦值時，只是復制引用，兩個變量指向同一個對象，對其中一個變量的修改會影響另一個。

（五）傳遞方式

結構體作為方法參數傳遞時，是按值傳遞，方法內對參數的修改不會影響外部變量；類作為方法參數傳遞時，是按引用傳遞，方法內對參數的修改會影響外部變量。

（六）可空性

結構體本身不可空，但可以通過Nullable類型使其可空；類本身就是引用類型，默認可以為null。

（七）性能和內存分配

在處理小數據結構且頻繁復制或傳遞時，結構體性能更好，內存使用更高效；對于大數據結構或需要復雜的對象層次和多態行為時，類更合適。因為結構體過大時，值傳遞開銷大，且不支持繼承和多態，無法滿足復雜需求。