Question

我知道.NET中的结构不支持继承，但它不完全清楚为什么它们以这种方式受限制。

什么技术原因阻止结构继承自其他结构？

Answer 1

原因值类型不支持继承是因为数组。

问题在于，出于性能和GC原因，值类型数组存储为“内联”。例如，给定new FooType[10] {...}，如果FooType是引用类型，则将在托管堆上创建11个对象（一个用于数组，10个用于每个类型实例）。如果FooType是值类型，则只在托管堆上创建一个实例 - 对于数组本身（因为每个数组值将与数组一起“内联”存储）。

现在，假设我们有值类型的继承。当与数组的上述“内联存储”行为相结合时，坏事就会发生，可以看出in C++。

考虑这个伪C＃代码：

struct Base
{
    public int A;
}

struct Derived : Base
{
    public int B;
}

void Square(Base[] values)
{
  for (int i = 0; i < values.Length; ++i)
      values [i].A *= 2;
}

Derived[] v = new Derived[2];
Square (v);

通过正常的转换规则，Derived[]可以转换为Base[]（无论好坏），所以如果您使用上面示例的s / struct / class / g，它将编译并且按预期运行，没有任何问题。但如果Base和Derived是值类型，并且数组以内联方式存储值，那么我们就会遇到问题。

我们遇到了一个问题，因为Square()对Derived一无所知，它只使用指针算法来访问数组的每个元素，递增一个恒定的量（{{1} }）。大会模糊地说：

sizeof(A)

（是的，这是令人讨厌的程序集，但重点是我们将在已知的编译时常量中增加数组，而不知道正在使用派生类型。）

所以，如果真的发生这种情况，我们就会遇到内存损坏问题。具体而言，在for (int i = 0; i < values.Length; ++i) { A* value = (A*) (((char*) values) + i * sizeof(A)); value->A *= 2; }内，Square() 实际正在修改values[1].A*=2！

尝试调试 THAT ！

Answer 2

想象一下结构支持继承。然后声明：

BaseStruct a;
InheritedStruct b; //inherits from BaseStruct, added fields, etc.

a = b; //?? expand size during assignment?

意味着结构变量没有固定大小，这就是我们有引用类型的原因。

更好的是，考虑一下：

BaseStruct[] baseArray = new BaseStruct[1000];

baseArray[500] = new InheritedStruct(); //?? morph/resize the array?

Answer 3

结构不使用引用（除非它们是盒装的，但你应该试着避免这种情况）因此多态性没有意义，因为没有通过引用指针的间接。对象通常存在于堆上并通过引用指针引用，但结构在堆栈上分配（除非它们被装箱）或者在堆内的引用类型占用的内存中“分配”。

Answer 4

以下是the docs所说的内容：

结构对于具有值语义的小型数据结构特别有用。复数，坐标系中的点或字典中的键值对都是结构的好例子。这些数据结构的关键是它们具有很少的数据成员，它们不需要使用继承或引用标识，并且可以使用值语义方便地实现它们，其中赋值复制值而不是引用。

基本上，它们应该包含简单数据，因此不具有继承等“额外功能”。它们在技术上可能支持一些有限类型的继承（不是多态，因为它们在堆栈中），但我相信它也是不支持继承的设计选择（在.NET中还有很多其他东西）语言是。）

另一方面，我同意继承的好处，我认为我们都希望我们的struct能够从另一个继承，并意识到这是不可能的。但在那时，数据结构可能非常先进，无论如何它应该是一个类。

Answer 5

类似继承的类是不可能的，因为结构直接放在堆栈上。继承结构将比它更大，但是JIT不知道，并且试图在太少的空间上放置太多。听起来有点不清楚，让我们写一个例子：

struct A {
    int property;
} // sizeof A == sizeof int

struct B : A {
    int childproperty;
} // sizeof B == sizeof int * 2

如果可以，则会在以下代码段中崩溃：

void DoSomething(A arg){};

...

B b;
DoSomething(b);

为sizeof A分配空间，而不是为sizeof B分配。

Answer 6

有一点我想纠正。即使结构不能被继承的原因是因为它们生活在堆栈上是正确的，它是同一个半正确的解释。与任何其他值类型一样，结构可以存在于堆栈中。因为它将取决于声明变量的位置，所以它们将位于堆栈或堆中。这将是它们分别是局部变量或实例字段。

在说这句话时，塞西尔有一个名字正确地钉了它。

我想强调一下，值类型可以存在于堆栈中。这并不意味着他们总是这样做。局部变量，包括方法参数，将。所有其他人都不会。尽管如此，它仍然是他们不能继承的原因。： - ）

Answer 7

结构在堆栈上分配。这意味着值语义几乎是免费的，访问struct成员非常便宜。这不会阻止多态性。

您可以让每个结构都以指向其虚函数表的指针开头。这将是一个性能问题（每个结构至少是一个指针的大小），但它是可行的。这将允许虚函数。

添加字段怎么样？

好吧，当你在堆栈上分配一个结构时，你会分配一定的空间。所需空间在编译时确定（无论是提前还是JITting）。如果添加字段然后分配到基本类型：

struct A
{
    public int Integer1;
}

struct B : A
{
    public int Integer2;
}

A a = new B();

这将覆盖堆栈的某个未知部分。

另一种方法是让运行时通过只将sizeof（A）字节写入任何A变量来防止这种情况。

如果B覆盖A中的方法并引用其Integer2字段会发生什么？运行时抛出MemberAccessException，或者该方法访问堆栈上的一些随机数据。这些都不是允许的。

只要不以多态方式使用结构，或者只要在继承时不添加字段，就可以完全安全地进行结构继承。但这些并不是非常有用。

Answer 8

这似乎是一个非常频繁的问题。我想添加值类型存储在“声明”变量的“就位”;除了实现细节之外，这意味着没有对象标题说明了对象，仅变量知道那里有哪种数据。

Answer 9

结构支持接口，所以你可以用这种方式做一些多态的事情。

Answer 10

IL是一种基于堆栈的语言，因此使用参数调用方法就是这样的：

将参数推入堆栈
调用方法。

当该方法运行时，它会从堆栈中弹出一些字节以获取其参数。它知道完全要弹出多少个字节，因为参数是一个引用类型指针（32位上总是4个字节），或者它是一个值类型，其大小总是准确地知道。 / p>

如果它是引用类型指针，则该方法查找堆中的对象并获取其类型句柄，该句柄指向一个方法表，该表处理该确切类型的特定方法。如果它是值类型，则不需要查找方法表，因为值类型不支持继承，因此只有一种可能的方法/类型组合。

如果值类型支持继承，则会有额外的开销，因为结构的特定类型必须放在堆栈及其值上，这意味着某种特定的具体实例的方法表查找类型。这将消除价值类型的速度和效率优势。

为什么结构不支持继承？

10 个答案: