如何定义和使用结构体 struct与class关键差异-C++-PHP中文网

如何定义和使用结构体 struct与class关键差异

P粉602998670

发布： 2025-08-17 21:35:01

原创

510人浏览过

结构体是值类型，赋值时进行深拷贝，数据通常存储在栈上，适用于数据量小、性能敏感、需值语义的场景；类是引用类型，赋值时仅拷贝引用，对象存储在堆上，由垃圾回收管理，适用于需要继承、多态、共享状态或复杂行为的场景。

如何定义和使用结构体 struct与class关键差异

在编程中，理解结构体（struct）和类（class）的本质差异是构建健壮、高效应用的基础。简单来说，结构体是值类型，意味着它们在赋值或传递时会进行完整的数据拷贝；而类是引用类型，赋值或传递的只是一个指向内存中实际数据的引用。这个核心区别，直接影响了它们的内存管理方式、性能表现以及在不同场景下的适用性。

解决方案

要定义和使用结构体，通常我们会用

struct

登录后复制

关键字。以C#为例：

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

    public Point(int x, int y)
    {
        X = x;
        Y = y;
    }
}

// 使用结构体
Point p1 = new Point(10, 20);
Point p2 = p1; // 此时p2是p1的一个完整拷贝，两者独立
p2.X = 30;
Console.WriteLine($"p1: ({p1.X}, {p1.Y})"); // 输出 (10, 20)
Console.WriteLine($"p2: ({p2.X}, {p2.Y})"); // 输出 (30, 20)

登录后复制

定义和使用类则使用

class

登录后复制

关键字：

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

    public Person(string name, int age)
    {
        Name = name;
        Age = age;
    }
}

// 使用类
Person person1 = new Person("Alice", 30);
Person person2 = person1; // 此时person2和person1指向同一个内存地址
person2.Age = 31;
Console.WriteLine($"person1 Age: {person1.Age}"); // 输出 31
Console.WriteLine($"person2 Age: {person2.Age}"); // 输出 31

登录后复制

从上面的例子就能看出，结构体在赋值时，是“深拷贝”了数据本身；而类在赋值时，只是“浅拷贝”了引用地址。这是我个人在日常开发中，最常用来区分两者的直观感受，也是导致许多初学者困惑的根源。

结构体和类的内存管理有何不同？

谈到内存，这真的是一个核心区别。结构体（值类型）的数据通常直接存储在栈（Stack）上，或者作为其包含对象的一部分直接内联存储。这意味着当你声明一个结构体变量时，它的数据内容就直接分配在那里了。这种分配方式非常快，因为它只是移动栈指针，没有额外的开销，也没有垃圾回收的压力。当你把一个结构体传递给方法时，实际上是传递了它的一个完整副本，所以方法内部对该副本的任何修改都不会影响到原始结构体。我个人就遇到过不少因为不理解这一点，导致函数调用后数据没有按预期更新的“小坑”。

而类（引用类型）的数据则是在堆（Heap）上分配的。当你创建类的实例时，实际在栈上存储的只是一个指向堆上对象数据的引用（或者说内存地址）。真正的对象数据住在堆里，由垃圾回收器（在托管语言如C#、Java中）负责管理其生命周期。这意味着创建对象会有一定的性能开销，因为需要找到可用的堆内存，并且后续垃圾回收也会占用CPU时间。但好处是，多个引用可以指向同一个堆上的对象，实现了数据共享。当你把一个类实例传递给方法时，传递的是那个引用，因此方法内部对对象属性的修改，会直接影响到原始对象。这在需要共享状态的场景下非常方便，但如果处理不当，也容易引入难以追踪的副作用。

何时应该优先选择结构体而非类？

在我看来，选择结构体通常是出于以下几个考量：

数据量小且简单： 如果你的数据类型只是几个基本类型（如整数、浮点数）的组合，并且它们逻辑上代表一个单一的“值”，比如一个坐标点
```
Point
```
登录后复制
、一个颜色
```
Color
```
登录后复制
、一个矩形
```
Rectangle
```
登录后复制
，那么结构体就是非常自然的选择。它们就像一个“包裹”，把相关的数据打包在一起。
性能敏感场景： 在需要创建大量对象、且这些对象生命周期短的场景，结构体的性能优势会非常明显。例如，在游戏开发中，成千上万个粒子、向量等，如果用类来表示，会产生大量的堆分配和垃圾回收压力，导致性能瓶颈。用结构体可以有效避免这些开销，直接在栈上操作，效率更高。
强调值语义： 当你希望每次赋值或传递都得到一个独立的数据副本，而不是共享同一个数据时，结构体是理想选择。这可以简化代码的推理，减少意外的副作用。想象一下，你有一个日期结构体，你希望复制它时得到的是一个全新的日期，而不是一个指向原日期的引用，这样修改复制品就不会影响到原始日期。
不需要继承和多态： 结构体不支持继承（尽管可以实现接口）。如果你的数据类型不需要参与复杂的继承体系，或者不需要通过多态来改变行为，那么结构体通常会更轻量、更简单。

类独有的特性与适用场景是什么？

类在面向对象编程中扮演着核心角色，它提供了一些结构体无法比拟的特性：

继承与多态： 这是类最强大的特性之一。你可以定义一个基类，然后让其他类继承它，从而复用代码和实现多态行为。比如，一个
```
Shape
```
登录后复制
类可以有
```
Circle
```
登录后复制
和
```
Square
```
登录后复制
子类，它们都实现了
```
Draw()
```
登录后复制
方法，但具体实现不同。这在构建复杂、可扩展的软件系统时是不可或缺的。我个人觉得，没有继承，很多高级的软件设计模式都无从谈起。
引用语义与共享状态： 当你需要多个部分的代码共同操作同一个对象实例时，类是唯一的选择。例如，在一个大型应用程序中，你可能有一个
```
CurrentUser
```
登录后复制
登录后复制
对象，多个UI组件都需要访问并更新这个用户的状态。使用类，这些组件就都持有一个指向同一个
```
CurrentUser
```
登录后复制
登录后复制
对象的引用，任何一个组件对它的修改都会立即反映到其他组件上。
复杂对象与资源管理： 对于那些包含大量数据、需要管理外部资源（如文件句柄、数据库连接）或具有复杂生命周期的对象，类是更合适的。它们通常会包含更多的行为（方法），而不仅仅是数据。
空（Null）的概念： 类实例可以为
```
null
```
登录后复制
登录后复制
，这表示“没有对象”。这既是优点（可以明确表示缺失值），也是缺点（可能导致
```
NullReferenceException
```
登录后复制
）。结构体通常不能为
```
null
```
登录后复制
登录后复制
，除非使用可空类型（
```
Nullable<T>
```
登录后复制
）。
封装与抽象： 类通常用于实现封装，将数据和操作数据的方法捆绑在一起，并对外提供清晰的接口。这有助于隐藏内部实现细节，降低系统的复杂性。