为什么 System.Drawing Rectangle、Point、Size 等是可变结构而不是类？答案

【问题标题】：Why are System.Drawing Rectangle, Point, Size etc mutable structs and not classes?为什么 System.Drawing Rectangle、Point、Size 等是可变结构而不是类？
【发布时间】：2013-01-07 08:49:30
【问题描述】：

微软决定制作这些结构是有原因的吗？

这三个都是可变的。如果它们是不可变的，或者它们是引用类型，我会发现它们更容易处理。

如果有理由它们必须是结构，为什么它们是可变的？

【问题讨论】：

您能否详细说明他们可变的structness 是如何导致您出现问题的？
@Damien_The_Unbeliever 例如：foreach (Point r in points) { r.X += 1; } 期望它们表现得像引用类型，但必须不断提醒自己它们不是。
相关，可能重复：Why are System.Windows.Point & System.Windows.Vector mutable?
@DominicKexel，这个问题是相关的，尽管接受的答案只与 WPF 有关。
@Rotem 这就是我没有投票关闭的原因:-)

标签： c# .net design-decisions

【解决方案1】：

为什么它们是结构体

价值语义
这些值的两个相同实例之间没有本质区别。任何具有坐标的Point，[2,3] 等于具有相同坐标的任何其他点，就像任何两个具有相似值的ints 相等一样。这符合设计指南：

它在逻辑上表示单个值，类似于原始类型（整数、双精度等）。

性能

值类型的分配和释放成本更低。

通常需要创建这些值的许多实例。 struct 的创建成本更低，如果是本地值，则会在堆栈上创建，从而减轻 GC 的压力。

尺寸
让我们考虑一下这些值的大小：
Point：8 个字节
Size：8 个字节
Rectangle：16 个字节

对于Point 和Size，它们的大小与对64 位类实例的引用相同系统。

引自微软指南：Choosing Between Classes and Structures

为什么它们是可变的

这些结构是完全可变的。这样做（违反指南）是为了提高性能，因为它避免了为修改操作创建新值的需要。

关于 cmets 中 OP 的代码示例：

Point[] points = new Point[] { new Point(0,0), new Point(1,1), new Point(2,2) };

foreach (Point p in points)
{
    p.X += 1; 
}

这个foreach 失败的唯一原因是因为~~p 被装箱到object 以便提供迭代，而你Cannot modify the result of an unboxing conversion，~~（感谢 Rajeev）迭代器按值返回数据，您只需更改值的副本。

这很好用：

for (int i = 0; i < points.Length; i++)
{
    points[i].X += 1;
}

【讨论】：

@Rotem Rectangle 根据该链接违反了四分之三的 Microsoft 准则。
@Andrew 我同意！但我想这在逻辑上是一个比其他点更重要的事实。
@Rotem 我明白你的意思。也许问题应该是为什么它们是可变的？
@JLRishe 不，它们是可变的。 Rectangle 例如有一个 Offset 方法来改变它的坐标。第三，对我来说，Rectangle 并不代表一个单一的值，但我认为这是主观的 :)
@Andrew 我的错。在那种情况下，我也觉得它们是可变的很奇怪。我已经撤销了我之前的评论。

【解决方案2】：

Microsoft 不需要将这些结构定义为一个类。

这些基本上都是小型结构。

Rectangle Structure 存储一组四个整数。
Point Structure 表示一对有序的整数 x 和 y 坐标。
Size Structure 存储一对有序整数。

如果这些被定义为class，对于Point 结构，相同的坐标可以引用内存中的不同对象。定义为struct，我们知道具有相同坐标的不同点之间没有区别。这意味着它们是值类型。值类型的分配几乎总是更便宜。看看它们的大小；

Point : 8 bytes
Size: 8 bytes
Rectangle: 16 bytes

谁想在每次创建Point(1,2) 时分配一个新的内存部分？

【讨论】：