结构的不变性[重复]

Question

可能重复：
Why are mutable structs evil?

我在很多地方都读到过，包括这里，最好将结构设为不可变。

这背后的原因是什么？我看到很多微软创建的可变结构，比如 xna 中的结构。 BCL 中可能还有更多。

不遵守本指南的利弊是什么？

Answer 1

结构应该代表值。值不会改变。数字 12 是永恒的。

但是，请考虑：

Foo foo = new Foo(); // a mutable struct
foo.Bar = 27;
Foo foo2 = foo;
foo2.Bar = 55;

现在 foo.Bar 和 foo2.Bar 是不同的，这通常是出乎意料的。特别是在属性等场景中（幸运的是编译器检测到了这一点）。还有收藏品等；你如何明智地改变它们？

使用可变结构很容易丢失数据。

Answer 2

最大的缺点是事物的行为与您期望的不同 - 特别是当可变性来自直接值和其中的引用类型的混合时。

老实说，当人们使用可变结构时，我不记得我看到人们在新闻组中提出的所有奇怪问题 - 但这些原因确实存在。 可变结构会导致问题。远离。

编辑：我刚刚找到了一封我不久前写的关于这个主题的电子邮件。它详细说明了一点：

• 这在哲学上是错误的：结构应该代表某种基本价值。这些基本上是不可变的。您无法更改数字 5。您可以将变量的值从 5 更改为 6，但逻辑上您不会更改值本身。

• 这实际上是一个问题：它会产生很多奇怪的情况。如果它通过接口是可变的，那就特别糟糕了。然后您可以开始更改装箱值。伊克。我看过很多新闻组帖子，这些帖子是由于人们试图使用可变结构并遇到问题。我看到了一个非常奇怪的 LINQ 示例，它失败了，例如，List<T>.Enumerator 是一个结构。

Answer 3

我经常在我的（性能关键的）项目中使用可变结构 - 我没有遇到问题，因为我了解复制语义的含义。据我所知，人们提倡不可变结构的主要原因是，不了解其含义的人不会陷入麻烦。

这并不是一件可怕的事情——但我们现在面临着它成为“福音真理”的危险，而事实上，有时它是使结构可变的最佳选择。与所有事物一样，规则也有例外。

Answer 4

没有什么比可变结构更便宜的了，这就是为什么您经常在图形处理例程等高性能代码中看到它。

不幸的是，可变结构体不能很好地处理对象和属性，修改一个结构体的副本而不是结构体本身太容易了。因此它们不适用于您的大多数代码。

附：为了避免复制可变结构的成本，它们通常以数组的形式存储和传递。

Answer 5

技术原因是可变结构似乎能够做他们实际上不做的事情。由于设计时语义与引用类型相同，这让开发人员感到困惑。这段代码：

public void DoSomething(MySomething something)
{
    something.Property = 10;
}

根据MySomething 是struct 还是class，行为完全不同。对我来说，这是一个令人信服的理由，但不是最令人信服的理由。如果您查看DDD 的Value Object，您可以看到与应该如何处理结构的联系。 DDD 中的值对象可以最好地表示为 .Net 中的值类型（因此是结构）。因为没有身份，所以无法改变。

根据您的地址来考虑这一点。您可以“更改”您的地址，但地址本身并没有改变。事实上，您已经分配了一个新地址。从概念上讲，这是可行的，因为如果你真的更改了你的地址，你的室友也必须搬家。

Answer 6

你已经询问了不遵循结构应该是不可变的准则的利弊。

缺点：缺点已在现有答案中得到很好的说明，并且描述的大多数问题都是由于相同的原因 - 由于结构的值语义导致的意外行为。。 p>

优点：使用可变结构的主要优点是性能。显然，这个建议附带了关于优化的所有常见警告：确保您的代码部分需要进行优化，并确保任何更改确实通过分析优化了代码的性能。

有关讨论何时可能需要使用可变结构的优秀文章，请参阅 Rico Mariani 的 Performance Quiz on Value-Based Programming（或更具体地说，the answers）。

Answer 7

一个结构通常应该代表某种单一的统一体。因此，更改值的其中一个属性没有多大意义，如果您想要一个不同的值，则创建一个全新的值更有意义。

使用不可变结构时语义会变得更简单，并且可以避免这样的陷阱：

// a struct
struct Interval {
   int From { get; set; }
   int To { get; set; }
}

// create a list of structs
List<Interval> intervals = new List<Interval>();

// add a struct to the list
intervals.Add(new Interval());

// try to set the values of the struct
intervals[0].From = 10;
intervals[0].To = 20;

结果是列表中的结构根本没有改变。表达式 Interval[0] 从列表中复制结构的值，然后更改临时值的属性，但该值永远不会放回列表中。

编辑：将示例更改为使用列表而不是数组。

Answer 8

当您复制周围的结构时，复制其内容，因此如果您修改复制的版本，“原始”将不会更新。

这是错误的来源，因为即使您知道自己陷入了复制结构（只需将其传递给方法）并修改副本的陷阱。

上周刚刚发生在我身上再次，让我花了一个小时寻找错误。

保持结构不可变可以防止...

除此之外，您首先需要确保有充分的理由使用结构 - “优化”或“我想要在堆栈上快速分配的东西”不算作答案。封送处理或依赖于布局的东西 - 好的，但通常不应将这些结构保留很长时间，它们是值而不是对象。

Answer 9

您应该使结构不可变的原因是它们是ValueTypes，这意味着每次将它们传递给方法时都会复制它们。

因此，例如，如果您有一个返回结构的属性，那么修改该结构上字段的值将毫无价值，因为 getter 将返回该结构的 副本，而不是而不是对结构的引用。我已经在代码中看到过这种情况，而且通常很难捕捉到。

如果您将结构设计为不可变性，您可以帮助程序员避免这些错误。