C#值類型和結(jié)構(gòu)類型
在向大家詳細(xì)介紹C#值類型和C#結(jié)構(gòu)類型之前，首先讓大家了解下類型設(shè)計(jì)，然后全面介紹C#值類型和C#結(jié)構(gòu)類型。
條款討論的是類型設(shè)計(jì)時(shí)候的tradeoff——是將類型設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)還是類。Bill Wagner先生給出了一個(gè)原則“C#值類型用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，引用類型用于定義行為（value types store values and reference types define behavior）”。
如何判斷這個(gè)原則的適用性，Bill Wagner也給出了一個(gè)方法，那就是首先回答下面幾個(gè)問(wèn)題：
1.該類型的主要職責(zé)是否用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)？
2.該類型的公有接口是否都是一些存取屬性？
3.是否確信該類型永遠(yuǎn)不可能有子類？
4.是否確信該類型永遠(yuǎn)不可能具有多態(tài)行為？
如果所有問(wèn)題的答案都是yes，那么就應(yīng)該采用C#值類型。這樣的判斷確實(shí)有很好的理由支撐，但是我個(gè)人認(rèn)為“將這4個(gè)問(wèn)題回答為yes”還不足以構(gòu)成采用C#值類型的全部理由。因?yàn)樵诤芏囗?xiàng)目實(shí)踐中，我發(fā)現(xiàn)C#值類型帶來(lái)的性能問(wèn)題不可小視。C#值類型帶來(lái)的性能問(wèn)題主要有兩個(gè)：
1.由于C#值類型實(shí)例在棧和托管堆之間的轉(zhuǎn)換而導(dǎo)致的box/unbox，以及由此帶來(lái)的托管堆上的垃圾。
2.C#值類型默認(rèn)情況下采用的是值拷貝語(yǔ)義，如果是比較大的C#值類型，在傳遞參數(shù)和函數(shù)返回值時(shí)，同樣會(huì)帶來(lái)性能問(wèn)題。
關(guān)于第1條，Bill Wagner在本條款中提到了“引用類型會(huì)給垃圾收集器帶來(lái)負(fù)擔(dān)”這個(gè)表面看似正確的判斷。但是由于box/unbox的效應(yīng)，有些情況下，反倒是C#值類型給垃圾收集器帶來(lái)了更多的負(fù)擔(dān)。比如將一些C#值類型放到一個(gè)集合中，然后又頻繁地對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)操作。如果碰到這種情況，我想“放棄結(jié)構(gòu)而采用類”未嘗不是一種更好的做法。事實(shí)上，將一個(gè)用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的C#值類型（比如System.Drawing.Point）添加到一個(gè)集合（System.Collections.ArrayList）中是一個(gè)太常見(jiàn)不過(guò)的操作。不過(guò)，C# 2.0中新引入的泛型技術(shù)對(duì)box/unbox的問(wèn)題有極大的改善。
關(guān)于第2條，Scott Meyers先生在Effective C++的第22條“盡量使用pass-by-reference（傳址），少用pass-by-value（傳值）”中講的比較清楚。雖然由于C# C#結(jié)構(gòu)類型具有默認(rèn)的深拷貝語(yǔ)義，沒(méi)有拷貝構(gòu)造器的調(diào)用。而且C#結(jié)構(gòu)類型也沒(méi)有子類，因此在某種程度上來(lái)講不具有多態(tài)性，也就沒(méi)有C++對(duì)象傳值時(shí)可能出現(xiàn)的切割（slicing）效應(yīng)。但是值拷貝的成本仍然不小。尤其是在這個(gè)C#值類型比較大的情況下，問(wèn)題就比較嚴(yán)重。實(shí)際上，在.NET框架的Design Guidelines for Class Library Developers文檔中，在說(shuō)明什么時(shí)候應(yīng)該使用C#結(jié)構(gòu)類型的時(shí)候，其中提到了一項(xiàng)原則（還有其他一些并行原則）——類型實(shí)例數(shù)據(jù)的大小要小于16個(gè)字節(jié)。該文檔主要是從類型的運(yùn)行效率層面來(lái)考慮的，而B(niǎo)ill Wagner先生這里的條款主要是從類型的設(shè)計(jì)層面來(lái)考慮的。
從上述兩條討論來(lái)看，我個(gè)人傾向于對(duì)C#結(jié)構(gòu)類型采取更為保守的設(shè)計(jì)策略。而對(duì)于類則可以積極大膽地使用。因?yàn)椤皩#結(jié)構(gòu)類型不適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)為類”帶來(lái)的不良后果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于“將類不適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)為C#結(jié)構(gòu)類型”所帶來(lái)的不良后果。就目前的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，我甚至認(rèn)為只有和非托管互操作打交道的情況才是使用C#結(jié)構(gòu)類型最充足的理由，其他情況都要“三思而后行”。當(dāng)然，在C# 2.0中引入泛型技術(shù)之后，box/unbox將不再是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)，應(yīng)付一些非常輕量級(jí)的場(chǎng)合，C#結(jié)構(gòu)類型依然有自己的一席之地。
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