具有引用成员的结构体：堆还是栈？

Question

众所周知，struct 是一种值类型，因此在堆栈上分配（除了特定情况下它被装箱到类中）。

然而让我们考虑这个struct：

public struct TestStruct
{
    public List<int> items;
}

internal class Program
{
    private static void Main(string[] args)
    {
        TestStruct g;
    }
}

我们的TestStruct g不是类的成员，而是在Main函数中声明的“独立”变量。它符合分配在stack上的变量的要求。

然而，如果我写成：

g.items = new List<int>();

1. 我猜items在堆上分配，g也在堆上吗？
2. g超出范围后，items会发生什么（即GC是否必须为items执行其工作）？
3. 如果我们有一个实现IDisposable的类型的变量，而不是List<int>，最好的做法是什么？

PS：我知道在这种情况下应该使用class而不是struct。我只是被这个特定案例搞糊涂了。

- Max

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我认为在微软的指南中有这样一条规定：包含 IDisposable 成员的类/结构体也应该是 IDisposable 本身 - 这样你就可以在 Dispose 中清理可处理的成员。 - Patryk Ćwiek

第一个子问题也在在C#中结构体中的引用类型中得到了回答。 - user395760

这个人讲得非常好：http://www.youtube.com/playlist?list=PLRwVmtr-pp07XP8UBiUJ0cyORVCmCgkdA - Dennis_E

Answer 1

我想您在堆上分配了items吧？

是的。items的内存将在堆上分配。

g也会在堆上吗？

不，结构体留在堆栈中。它只有一个字段，用于保存堆上items列表的引用。

当g超出范围时，对于items会发生什么情况（即GC是否必须为items做其工作）？

如果g超出范围，则应用程序根中不会有关于items的引用。项目将成为垃圾，并将在下一次垃圾收集期间被GC收集。在那之前，items将保留在内存中（使用它的方法退出后，结构体实例将被删除）。

如果我们不是List而是IDisposable类型的变量，最好采取什么行动？

最佳措施是通过结构体来实现IDisposable。更新：实际上，如@MarcGravell所指出-如果可能，最好不要在这种情况下使用结构体。

- Sergey Berezovskiy

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在我看来，拥有一个实现 IDisposable 的结构体是一个非常糟糕的想法；这样做没有任何好处。如果需要将其实现为无操作以满足某些通用约束，那么或许可以考虑。但对于实际的功能代码来说？非常不可靠。 - Marc Gravell

@MarcGravell，我同意你的观点 - 我从未使用过实现接口的结构体（坦白地说，我很少使用结构体），但是如果您有一个带有可处理对象的结构体，那么创建类的最佳替代方案就是实现接口（至少现代生产力工具会提醒您需要处理它）。但同意应该使用类而不是结构体。 - Sergey Berezovskiy

这取决于接口是否具有幂等性。对于诸如IEquatable<T>、IComparable等的接口，不期望接口会改变状态 - 但是对于Dispose()方法来说则完全不同。如果在使用struct时，这会变得非常令人困惑，因为你需要考虑“我编辑的是哪个结构体的副本？是否还有其他副本，它们并不知道自己已经被处理？”等问题。 - Marc Gravell

Answer 2

因此它被分配在堆栈上（除了特定情况，例如封装在类中的情况），是错误的。它作为声明范围的一部分进行分配。实际上，有更多场景将其分配在堆而不是栈上（简单地说：作为另一个对象的一部分 - 而不是对象本身），因此这不是一个好的规则。

针对你的具体问题：

1. items所指的对象（new List （））放在堆上；field items是struct的一部分，在任何地方都可以（并仅保持引用-本质上是一个精美的指针） 2. 当所有引用超出范围时，确实会由GC考虑该对象 3. 这取决于谁拥有对象的生命周期；如果是TestStruct实例，则您最好将TestStruct实际上是实现IDisposable的类，并从类的Dispose（）中调用Dispose（）

额外的想法是：能够编写g.items = new List （）; 对我来说表明这是一个非常糟糕的结构选择，因为可变性和struct不能友好地发挥作用（可能存在许多意外错误）。要么：

- 使struct成为不可变的（即只读字段，在自定义构造函数中初始化） - 将其作为class处理

在任何一种情况下，公共字段都是一个不好的选择，它应该是一个具有get的属性（如果它是class，则可能是set-但如果它仍然是struct，则可能不是）。

示例：

public struct TestStruct {
    private readonly List<int> items;
    public List<int> Items { get { return items; } }
    public TestStruct(List<int> items) {
        this.items = items;
    }
}

或者：

public sealed class TestClass : IDisposable {
    private SomeDisposable items = new SomeDisposable();
    public SomeDisposable Items { get { return items; } }
    public void Dispose() {
        if(items != null) {
            items.Dispose();
            items = null;
        }
    }
}

- Marc Gravell