包含引用类型的结构

Question

一个结构是一个值类型，所以如果我将一个结构分配给另一个结构，它的字段将被复制到第二个结构中。但是，如果结构的某些字段是引用类型会发生什么？

public struct MyIPEndPoint
{
    public String IP;
    public UInt16 Port;

    public MyIPEndPoint(String ipAddress, UInt16 portNumber)
    {
        IP = ipAddress;
        Port = portNumber;
    }

    public override string ToString()
    {
        return IP+":"+Port;
    }
}

...

static int Main(string[] args)
{
    MyIPEndPoint address1 = new MyIPEndPoint("127.0.0.1", 8080);
    MyIPEndPoint address2 = address1;

    address2.IP = "255.255.255.255";
    address2.Port = 9090;

    Console.WriteLine(address1);
    Console.WriteLine(address2);
}

输出是：

127.0.0.1:8080
255.255.255.255:9090

为什么address1 的IP（字符串，即引用类型）不会改变？ 如果我将string 替换为IPAddress 以表示MyIPEndPoint 中的IP，则会发生相同的行为：尽管IPAddress 是一个类（即引用类型），但它不会作为引用类型。为什么？

确实，如果我使用新的简单类 MyIP 包装代表 IP 的 string，则行为会发生变化。

public class MyIP
{
    public string IpAsString;

    public MyIP(string s)
    {
        IpAsString = s;
    }
    public override string ToString()
    {
        return IpAsString;
    }
}

当然你也应该通过以下方式调整MyIPEndPoint结构：

public struct MyIPEndPoint
{
    public MyIP IP;   // modification
    public UInt16 Port;

    public MyIPEndPoint(String ipAddress, UInt16 portNumber)
    {
        IP = new MyIP(ipAddress);   // modification
        Port = portNumber;
    }

    public override string ToString()
    {
        return IP+":"+Port;
    }
}

最后在Main我只改了一句：

MyIPEndPoint address1 = new MyIPEndPoint("127.0.0.1", 8080);
MyIPEndPoint address2 = address1;

address2.IP.IpAsString = "255.255.255.255";   // modification
address2.Port = 9090;

Console.WriteLine(address1);
Console.WriteLine(address2);

现在的输出是：

255.255.255.255:8080
255.255.255.255:9090

我在第一种情况下期待这个输出。 为什么在第一种情况下，引用的行为不符合预期？

Answer 1

考虑您的第一个示例。您有两个抽屉，分别标有“地址一”和“地址二”。两个抽屉都是空的。

MyIPEndPoint address1 = new MyIPEndPoint("127.0.0.1", 8080);     

现在你得到一张纸，在纸上写下“127.0.0.1, 8080”，然后把它放在抽屉 1。

MyIPEndPoint address2 = address1;      

现在你用复印机把“地址一”抽屉里的纸复印一下，然后把复印件放到“地址二抽屉”里。

address2.IP = "255.255.255.255";     
address2.Port = 9090; 

现在你把地址二抽屉里的纸拿出来，划掉里面的东西，然后用新的文字替换它。

一号抽屉里的纸没有变。还是和以前一样。

现在考虑您的第二个示例。现在你有两个空抽屉，和以前一样，还有一本书空白纸。

MyIPEndPoint address1 = new MyIPEndPoint("127.0.0.1", 8080); 

您随机选择一本书并将其命名为“REFERENCE ONE”。在那个页面上你写“127.0.0.1”。你拿一张松散的纸，在纸上写下“REFERENCE ONE, 8080”，然后把它贴在标有“address one”的抽屉里。

MyIPEndPoint address2 = address1;  

你把“地址一”的论文复印一下，把复印件放到“地址二”。

address2.IP.IpAsString = "255.255.255.255"; 

您打开抽屉“地址二”，看到上面写着“参考一号”。你翻阅这本书，直到找到一页写着“REFERENCE ONE”。你划掉那里的内容并用新文本替换它。

address2.Port = 9090;  

您打开抽屉“地址二”并刮掉“8080”并将其替换为“9090”。您将 REFERENCE ONE 留在原处。

现在完成后，抽屉“地址一”包含“REFERENCE ONE，8080”，抽屉“地址二”包含“REFERENCE ONE，9090”，并且该书有一页显示“REFERENCE ONE：255.255。 255.255"。

现在你明白引用类型和值类型的区别了吗？

Answer 2

您已经正确理解，对于结构，address1 和 address2 不是同一个对象。值已被复制。但是，对于该领域，这是一个简单的重新分配案例。它与字符串是引用类型或任何特殊规则或任何不变性建议无关。您只是用另一个值重新分配了一个属性或字段。

someStruct.SomeString = "A";
anotherStruct = someStruct;
anotherStruct.SomeString = "B"; // would never affect someStruct

您已覆盖此示例中的引用。在短时间内，两个结构的字段都包含相同的引用这一事实并不重要。在你的第二个例子中，你做了一些非常不同的事情。

someStruct.IP.SomeString = "A";
anotherStruct = someStruct;
anotherStruct.IP.SomeString = "B"; 

在这种情况下，IP 的值没有改变。 IP 的部分状态 已更改。每个结构的字段仍然引用相同的 IP。

简单点

var foo = new Foo(); // Foo is class
var other = foo; 
// other and foo contain same value, a reference to an object of type Foo
other = new Foo(); // was foo modified? no! 

int x = 1;
int y = x;
y = 2; // was x modified? of course not.

string s = "S";
string t = s;
t = "T"; // is s "T"? (again, no)

变量和字段保存值。对于类，这些值是对对象的引用。两个变量或字段可以拥有相同的引用，但这并不意味着这些变量本身是链接的。它们无论如何都没有联系，它们只是拥有一个共同的价值。当您替换一个变量或字段的值时，另一个变量不受影响。

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没有关于特定主题，但值得注意的是，可变结构被许多人视为邪恶。其他人并不完全持有相同的观点，或者至少不那么虔诚。 （但是，也值得注意的是，有 Address 是一个类，那么 address1 和 address2 将保持相同的值（对 Address 对象的引用），并修改为只要 address1 或 address2 本身都没有被重新分配，address1 的 state 将通过 address2 可见。)

如果这是您的代码的实际表示，则值得对 mutable structs 进行一些研究，这样您至少可以充分了解您可能遇到的各种陷阱。