C# 结构

小窍门

开发软件的新手？ 首先开始学习入门教程。在代码中需要轻型值类型后，你将遇到结构。

是否在其他语言中有经验？ C# 结构体是类似于 C++ 或 Swift 中的结构体的值类型，但在进行装箱时，它们将驻留于托管堆上，并支持接口、构造函数和方法。浏览只读结构部分以查找 C# 特定模式。有关记录结构，请参阅记录。

结构是一种值类型，它直接在实例中保存其数据，而不是通过对堆上的对象的引用。将结构分配给新变量时，运行时将复制整个实例。对一个变量的更改不会影响另一个变量，因为每个变量都表示不同的实例。选择使用结构体来处理小型轻量的类型，这些类型的主要作用是存储数据而不是行为建模。示例包括坐标、颜色、度量或配置设置。

何时使用结构

在类型时使用结构：

表示单个值或一小组相关值（大约 16 个字节或更少）。
具有值语义 — 两个具有相同数据的实例应相等。
主要是数据容器，而不是行为模型。
不需要从基类型继承（结构不能从其他结构或类继承，但它们可以实现接口）。

有关包括类、记录、元组和接口的更广泛比较，请参阅 “选择哪种类型”。

声明结构体

使用 struct 关键字定义结构。结构可以包含字段、属性、方法和构造函数，就像类一样：

struct Point
{
    public double X { get; set; }
    public double Y { get; set; }

    public readonly double DistanceTo(Point other)
    {
        var dx = X - other.X;
        var dy = Y - other.Y;
        return Math.Sqrt(dx * dx + dy * dy);
    }

    public override string ToString() => $"({X}, {Y})";
}

结构 Point 存储两 double 个值，并提供一种方法来计算两个点之间的距离。方法 DistanceTo 被标记 readonly ，因为它不会修改结构的状态。该模式包含在只读成员中。

值语义

结构是 值类型。赋值复制数据，因此每个变量都有自己的独立副本：

var p1 = new Point { X = 3, Y = 4 };
var p2 = p1; // copies the data
p2.X = 10;

Console.WriteLine(p1); // (3, 4)  — p1 is unchanged
Console.WriteLine(p2); // (10, 4) — only p2 was modified

由于结构是数据容器，因此分配会将每个数据成员复制到新的独立实例中。每个副本都是不同的。修改一个不会影响另一个。此行为不同于类，其中赋值仅复制引用，并且两个变量共享同一对象。有关区别的详细信息，请参阅 “值类型”和“引用类型”。

结构构造函数

可以采用与类中相同的方式在结构中定义构造函数。结构可以具有设置自定义默认值的 无参数构造函数 。术语“无参构造函数”用于区分使用new（执行构造函数逻辑）创建的实例与使用表达式创建的default实例（从零初始化所有字段）：

struct ConnectionSettings
{
    public string Host { get; set; }
    public int Port { get; set; }
    public int MaxRetries { get; set; }

    public ConnectionSettings()
    {
        Host = "localhost";
        Port = 8080;
        MaxRetries = 3;
    }
}

无参数构造函数在 new 不使用任何参数时运行。表达式default绕过构造函数并将所有字段设置为其默认值（0，， nullfalse）。请注意差异：

var custom = new ConnectionSettings();
Console.WriteLine($"{custom.Host}:{custom.Port} (retries: {custom.MaxRetries})");
// localhost:8080 (retries: 3)

var defaults = default(ConnectionSettings);
Console.WriteLine($"{defaults.Host ?? "(null)"}:{defaults.Port} (retries: {defaults.MaxRetries})");
// (null):0 (retries: 0)

编译器会自动初始化未在构造函数中显式设置的任何字段。只能初始化需要非默认值的字段：

struct GameTile
{
    public int Row { get; set; }
    public int Column { get; set; }
    public bool IsBlocked { get; set; }

    public GameTile(int row, int column)
    {
        Row = row;
        Column = column;
        // IsBlocked is automatically initialized to false
    }
}

以下示例显示默认值 IsBlocked：

var tile = new GameTile(2, 5);
Console.WriteLine($"Tile ({tile.Row}, {tile.Column}), blocked: {tile.IsBlocked}");
// Tile (2, 5), blocked: False

该IsBlocked属性未在构造函数中赋值，因此编译器将其设置为false，即bool的默认值。此功能减少了构造函数中只需设置几个字段时的冗余代码。

Readonly 结构和只读成员

readonly struct 保证实例成员不会修改结构体的状态。编译器要求所有字段和自动实现的属性都是只读的，从而强制实施此保证：

readonly struct Temperature
{
    public double Celsius { get; }

    public Temperature(double celsius) => Celsius = celsius;

    public double Fahrenheit => Celsius * 9.0 / 5.0 + 32.0;

    public override string ToString() => $"{Celsius:F1}°C ({Fahrenheit:F1}°F)";
}

以下示例创建一个 Temperature 实例并读取其属性：

var temp = new Temperature(100);
Console.WriteLine(temp); // 100.0°C (212.0°F)
// temp.Celsius = 50; // Error: property is read-only

如果不需要整个结构是不可变的，请改为将各个成员 readonly 标记为不可变。成员 readonly 无法修改结构的状态，编译器会验证该保证：

struct Velocity
{
    public double X
    {
        readonly get;
        set;
    }

    public double Y
    {
        readonly get;
        set;
    }

    public readonly double Speed => Math.Sqrt(X * X + Y * Y);

    public readonly override string ToString() => $"({X}, {Y}) speed={Speed:F2}";
}

以下示例显示 readonly 成员在可变属性更改时返回更新的值：

var v = new Velocity { X = 3, Y = 4 };
Console.WriteLine(v.Speed); // 5
Console.WriteLine(v);       // (3, 4) speed=5.00
v.X = 6;
Console.WriteLine(v.Speed); // 7.211...

标记成员 readonly 有助于编译器优化防御性副本。将结构传递给 readonly 接受 in 参数的方法时，编译器知道不需要复制。

另见

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Last updated on 2026-04-08