C# 结构和类的区别

项目里正好同时碰到结构体和类，把两者的差异和选用场景梳理一下。

结构体（struct）

结构体是值类型，可以包含字段、属性、方法、事件、运算符、索引器等成员。

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

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

    public void Display() => Console.WriteLine($"X: {X}, Y: {Y}");
}

特点：

• 值语义：赋值给另一个变量时复制的是整份数据，改其中一个不影响另一个。
• 不能继承：不能继承其他结构体或类（隐式继承自 System.ValueType），但可以实现接口。
• 小而高效：作为局部变量时通常分配在栈上，不需要 GC 回收，小型数据用结构体开销更小。
• 默认值：default(Point) 会把所有字段置为 0 / null。C# 10 之前不能自己写无参构造函数，C# 10 起可以。
• 必须完全初始化：自定义构造函数里要给所有字段赋值（C# 11 起编译器会自动把没赋值的字段补成默认值）。

类（class）

类是引用类型，是面向对象编程的基础，通过继承和多态实现复用和扩展。

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

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

    public void Display() => Console.WriteLine($"Name: {Name}, Age: {Age}");
}

特点：

• 引用语义：实例分配在托管堆上，变量里存的是引用。两个变量指向同一个对象时，改一个另一个也变。
• 继承和多态：单继承、多接口，基类变量可以指向子类对象。
• 构造函数：可以有多个；不写时编译器提供一个默认的无参构造函数。
• 由 GC 回收：没有引用以后，等垃圾回收器回收，见 什么对象会被 .NET 垃圾回收。

对比

	struct	class
类型	值类型	引用类型
赋值、传参	复制整份数据	复制引用
继承	只能实现接口	支持继承和多态
默认值	各字段为默认值	null
回收	随所在位置释放	由 GC 回收
适合	小、简单、频繁创建的数据	复杂、需要共享状态或继承的对象

选类：需要多个地方共享同一个实例；需要继承和多态；对象较大、生命周期较长。

选结构体：需要副本之间互不影响；数据小而简单（微软的建议是 16 字节以内）；频繁创建和销毁，比如坐标点、颜色、一次 PLC 读数。

延伸

• 「值类型在栈上」不完全对：准确的说法是值类型存在它所在的地方。局部变量里的 struct 在栈上；但作为类的字段、数组元素，或者被装箱成 object 时，它在堆上。
• 装箱的代价：把 struct 赋给 object 或接口变量会装箱，在堆上复制一份。ArrayList、非泛型集合、string.Format("{0}", point) 都会装箱，高频场景用泛型集合避免它。
• 可变结构体的坑：list[0].X = 5; 编译不过，因为 list[0] 返回的是副本；foreach 里改 struct 也改不到原数据。所以结构体最好做成不可变的：C# 7.2 的 readonly struct，或者 C# 10 的 record struct。
• 传大结构体用 in：结构体较大又不想复制时，参数写成 in Point p，按只读引用传递。
• Halcon 和 OpenCV 里的例子：OpenCvSharp.Point、Rect、Scalar 都是 struct，频繁创建也没有 GC 压力；而 Mat、HObject 是 class，因为它们持有大块的非托管图像内存，需要 Dispose。