C#基础10-结构体和枚举

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C#基础10-结构体和枚举

1、结构体

（1）核心特性

• 值类型本质
  • 内存分配在栈上（类在堆上）
  • 赋值时复制完整数据副本（非引用）

PointStruct p1 = new PointStruct(1, 2);  
PointStruct p2 = p1;  // p2是p1的独立副本  
p2.X = 3;             // p1.X仍为1 

• 默认构造函数限制
  • 不能自定义无参构造函数（编译器强制隐式生成）
  • 有参构造函数必须初始化所有字段：

public struct Point {  public int X;  public int Y;  public Point(int x, int y) {  X = x;  // 必须初始化  Y = y;  // 否则编译错误  }  
}  

• 字段初始化限制：声明时禁止直接赋初值（类允许）

public struct BadExample {  public int Value = 10; // 编译错误 
}  

• 继承与多态
  • 不支持继承其他结构体或类（隐式继承System.ValueType）
  • 可实现接口（如 IComparable）

（2）结构体 vs 类

特性	结构体（struct）	类（class）
类型	值类型（栈内存）	引用类型（堆内存）
赋值行为	复制完整数据副本	复制引用地址
null值	不可为null（除非Nullable<T>）	默认值为null
内存开销	小对象高效（通常<16字节）	大对象或长期存在对象更合适
构造函数	不能自定义无参构造	可自定义无参构造
字段初始化	声明时禁止赋初值	允许声明时初始化
继承	不支持	支持单继承和多态

• 赋值差异图示：

（3）适用场景与最佳实践

• 优先使用结构体
  • 轻量级数据对象（如坐标Point、颜色Color）
  • 数据大小小于16字节（避免复制开销过大）
  • 需要高频创建销毁的临时对象（栈分配更快）
  • 设计为不可变类型（避免值复制引发逻辑错误）
• 避免使用结构体
  • 需继承或多态的场景
  • 对象状态需频繁修改（值类型复制开销大）
  • 大小超过16KB（栈内存限制）
• 性能优化技巧
  • 避免频繁装箱拆箱（如存入ArrayList改用List<T>）
  • 只读结构体提升安全性：

public readonly struct ImmutablePoint {  public int X { get; }  // 只读属性  public int Y { get; }  
}  

（4）关键注意事项

• 慎用大型结构体 ：超过16字节时，赋值复制可能比引用传递更慢
• 接口实现限制：通过接口访问结构体会触发装箱操作（性能损失）
• 默认值问题：未显式初始化时，数值类型为0，布尔类型为false

2、枚举

（1）基础定义与特性

• 核心作用
  • 定义一组命名常量的值类型，用于表示有限且互斥的选项（如状态码、类型分类）。
  • 默认基础类型为 int，可显式指定为其他整数类型（byte, long 等）。
• 声明语法

public enum Season 
{Spring,  // 默认值 0 Summer,  // 默认值 1Autumn = 2,  // 显式赋值 Winter   // 自动递增为 3
}

• 默认值规则
  • 首成员未赋值时默认为 0，后续成员依次递增 1。
  • 重要限制：枚举变量未初始化时默认值为 0（即使未定义值为 0 的成员）。

（2）高级用法：位标志（Flags）

• 通过 [Flags] 特性支持组合值，用于多选场景（如权限系统）：

[Flags]
public enum FileAccess 
{None = 0,        // 避免使用 0 表示有效标志 Read = 1 << 0,   // 二进制 0001 (值 1)Write = 1 << 1,  // 二进制 0010 (值 2)Execute = 1 << 2 // 二进制 0100 (值 4)
}// 使用按位或组合选项 
var access = FileAccess.Read | FileAccess.Write; // 值 3 (二进制 0011)
Console.WriteLine(access); // 输出 "Read, Write"

• 关键要点：
  • 成员值需为 2 的幂次方，确保位运算正确 。
  • 避免用 0 表示有效标志（None 除外）。

（3）枚举转换与操作

• 与整数互转

int value = (int)Season.Summer;      // 1
Season season = (Season)2;           // Autumn 

• 与字符串互转

string name = Season.Spring.ToString();      // "Spring"
Season parsed;
bool success = Enum.TryParse("Winter", out parsed); // true

• 反射操作

// 获取所有成员名 
string[] names = Enum.GetNames(typeof(Season)); 
// 获取所有值 
Array values = Enum.GetValues(typeof(Season)); 
// 获取基础类型 
Type baseType = Enum.GetUnderlyingType(typeof(Season)); // System.Int32 

（4）最佳实践与场景

• 适用场景
  • 状态码（如 HTTP 状态 200_OK, 404_NotFound）。
  • 分类选项（如用户等级 Gold, Silver）。
  • 多选标志（权限控制、选项组合）。
• 设计建议
  • 为成员添加 XML 注释或 Description 特性增强可读性。
  • 避免重复值，强制显式赋值以提升代码可维护性。

public enum UserLevel
{[Description("金牌会员")]Gold = 1,[Description("银牌会员")]Silver = 2
}

️（5）常见误区

• 未处理非法值 ：使用 Enum.IsDefined 验证值合法性：

Season invalid = (Season)10; // 合法但无对应成员
Console.WriteLine(invalid);  // 输出 "10"

if (Enum.IsDefined(typeof(Season), value)) { ... }

• 忽略默认值风险：未初始化的枚举变量值为 0，需确保 0 值有明确语义（如 None）。

（6）枚举与描述转换

public static class EnumExtensions 
{public static string GetDescription(this Enum value){FieldInfo field = value.GetType().GetField(value.ToString());DescriptionAttribute attribute = field.GetCustomAttribute<DescriptionAttribute>();return attribute?.Description ?? value.ToString();}
}// 使用 
UserLevel level = UserLevel.Gold;
Console.WriteLine(level.GetDescription()); // 输出 "金牌会员"