Effective C# Item6:明辨值类型和引用类型的使用场合

可能是受到Java的影响，我在转向C#后，一直没有注意区分过值类型和引用类型，不论是编写新代码还是重构旧代码时，如果发现有一些信息需要独立出来时，一直都是以新建类的方式进行，很少考虑使用结构体（我到目前为止，对结构体的理解还停留在C语言的层次）。

C#，或者说.NET，是区分值类型和引用类型的，这一点和C++以及Java都有区别。C++中传参都是以“传值”的方式进行，这种方式效率很高，但是会产生“对象切割”的问题，即在如果基类对象的地方，如果传递了一个派生类的实例，那么程序只会截取派生类实例中包含的基类信息，而忽略派生类自己新追加的信息，对于虚方法，也只会调用基类的方法；Java为了解决这个问题，将传参都做成了“按引用”的方式，这样造成了效率比较低。

我们在编写C#代码的过程中，应该在新建一个类型时，就要明确这个类型应该是值类型，还是引用类型。如果初期考虑不周全，到了后面再进行修改，很可能会造成问题。

区分值类型和引用类型的一个原则：值类型用于存储数据，而引用类型用于定义行为。

其实，对于单纯存储数据的结构，是采用值类型，还是存储类型，也可以从类的职责划分角度来看，无论是《敏捷软件开发》还是《设计模式》中，都对类的划分有说明。作为一个类，应该有其自身的职责，这些职责是通过向外提供一组接口的方式来实现的，对于单纯的存储数据的操作，例如ORM框架或者MVC模式中用于保存和DB表映射关系的Model，它本身没有行为，只是一堆数据，这种情况下，使用类来存储是否合适呢？

值类型是直接存储在堆栈上，而引用类型是存储在堆中，对于值类型来说，用户拿到的就是值类型本身，而对于引用类型来说，用户拿到的是指向引用类型的一个引用，这里，可以理解为指针。

我们可以看以下的代码。

首先，通过类的方式来定义一个结构

引用类型定义的结构

 1     public class RefForStoreValue : ICloneable
 2     {
 3         private string m_strName;
 4         public string Name
 5         {
 6             get { return m_strName; }
 7             set { m_strName = value; }
 8         }
 9 
10         private string m_strSex;
11         public string Sex
12         {
13             get { return m_strSex; }
14             set { m_strSex = value; }
15         }
16 
17         private string m_strAddress;
18         public string Address
19         {
20             get { return m_strAddress; }
21             set { m_strAddress = value; }
22         }
23 
24         public override string ToString()
25         {
26             return string.Format("Name:{0}, Sex:{1}, Address:{2}", this.Name, this.Sex, this.Address);
27         }
28 
29         public object Clone()
30         {
31             return this.MemberwiseClone();
32         }
33     }

然后，通过结构体的方式，来定义相同的结构

值类型定义的结构

 1     public struct ValueForStoreValue
 2     {
 3         private string m_strName;
 4         public string Name
 5         {
 6             get { return m_strName; }
 7             set { m_strName = value; }
 8         }
 9 
10         private string m_strSex;
11         public string Sex
12         {
13             get { return m_strSex; }
14             set { m_strSex = value; }
15         }
16 
17         private string m_strAddress;
18         public string Address
19         {
20             get { return m_strAddress; }
21             set { m_strAddress = value; }
22         }
23 
24         public override string ToString()
25         {
26             return string.Format("Name:{0}, Sex:{1}, Address:{2}", this.Name, this.Sex, this.Address);
27         }
28     }

接下来是很对上述代码的测试程序

测试程序

 1         private static void TestRefType()
 2         { 
 3             Console.WriteLine();
 4             Console.WriteLine("Test Ref Type");
 5 
 6             RefForStoreValue refValue = new RefForStoreValue();
 7             refValue.Name = "AAA";
 8             refValue.Sex = "F";
 9             refValue.Address = "Beijing China";
10             Console.WriteLine(refValue.ToString());
11 
12             Console.WriteLine();
13             
14             RefForStoreValue refValue2 = refValue;
15             RefForStoreValue refValue3 = refValue.Clone() as RefForStoreValue;
16             refValue2.Name = "XXX";
17             refValue2.Sex = "NA";
18             refValue2.Address = "Moon";
19             Console.WriteLine(refValue.ToString());
20             Console.WriteLine(refValue2.ToString());
21             Console.WriteLine(refValue3.ToString());
22 
23         }
24 
25         private static void TestValueType()
26         {
27             Console.WriteLine();
28             Console.WriteLine("Test Value Type");
29 
30             ValueForStoreValue valueValue = new ValueForStoreValue();
31             valueValue.Name = "BBB";
32             valueValue.Sex = "M";
33             valueValue.Address = "Shanghai China";
34             Console.WriteLine(valueValue.ToString());
35 
36             Console.WriteLine();
37 
38             ValueForStoreValue valueValue2 = valueValue;
39             valueValue2.Name = "XXX";
40             valueValue2.Sex = "NA";
41             valueValue2.Address = "Moon";
42             Console.WriteLine(valueValue.ToString());
43             Console.WriteLine(valueValue2.ToString());
44         }

最后，执行结果如下所示

这样，应该可以看出值类型和引用类型的区别了吧。

另外一点需要说明，在声明某一个类型的数组时，在分配存储空间方面，值类型是一次完成所有数组元素的分配工作，而引用类型，第一次只是分配了指向这个数组的引用，至于数组中的每一个元素，都是null。

在创建一个类型时，如果以下问题的回答都是“是”，那么我们就可以将其定义为值类型：

该类型的主要职责是否用于数据存储？
该类型的公有接口是否完全由一些数据成员存取属性所定义？
是否确信该类型永远不可能有子类？
是否确信该类型永远都不可能具有多态行为？

如果对于上述问题的答案不太确定，那我们还是将其定义为引用类型吧。