Unity中的结构体（C#）

结构体和类很像，但完全不同。抱歉:) 如果你不知道结构体，或者你想用结构体，或者你不知道传引用和传值的差别，那么这一课就是为你量身定做。

Unity中的结构体

既然这个系列是为了Unity而学习C#的，那先来了解一下，那些已经使用了结构体的地方吧。

Vector2, Vector3 和 Vector4

Rect

Color和Color32

Bounds

Touch

尤其，各种形式的Vector(2-4)使用的非常广泛。你会发现它们被用于存储各种信息，从变换的位置、旋转、大小，到刚体的速度，或者触摸、点击的屏幕位置。

什么是结构体

结构体是一种复合数据类型。它和类很像，你可以用相同的方式定义域和方法。下面的例子定义了一个结构体和一个类，它们几乎是一样的

public struct PointA
{
public int x;
public int y;
}

public class PointB
{
public int x;
public int y;
}

在这个例子中，最显著区别就是关键字——“struct”而不是“class”。其他区别包括：

结构体不能从基类继承，但类可以

结构体不能有无参构造函数

在构造函数结束之前，所有的结构体域都必须被赋值

结构体是传值，而类的实例是传引用

最后一点，对我来说也是最重要一点。“值”类型和“引用”类型之间有很显著的差别，它会影响到应该何时及如何使用它们。

引用类型

当说到类的实例是传引用时，实际过程是，先获取一个指针，它指向对象在内存中的地址，然后传递这个指针。这很重要，因为一个类的实例，实际上可能很大，包含了很多域甚至其他对象。在这种情况下，赋值和传递整个实例可能非常影响性能，这就为什么要用传地址来替代。

引用类型在“堆”上分配，在调用“垃圾回收”时被清理。垃圾回收是一个自动的过程，但是它很慢，通常会降游戏的帧率。基于这个原因，最好不要频繁创建对象并让它们超出作用域。下面的例子就是一个大忌：

//最好别这样做
void Update ()
{
//在Update循环中创建局部作用域的类实例（每帧调用）
List<GameObject> objects = new List<GameObject>();
//假设对这个对象列表执行了一些操作（可能是填充、迭代等）
for (int i = 0; i < objects.Count; ++i)
{

}

//当方法结束时，对象列表超出作用域，有时有这种需求
//执行垃圾回收
}

值类型

说到传值时，实际过程是，对这个变量进行全克隆/拷贝，然后传递这个副本，原始值不变。结构体就是值类型，它是传值的。这意味着，结构体是理想的小型数据结构。

值类型在“栈”的分配，这意味着它们的内存很容易被回收，它们不受“垃圾回收”的影响。和Update循环例子中的引用类型不同，创建值类型是完全合理的，它们超出作用域也不必担心帧率下降或内存问题。下面的例子就是完全合理的：

//这样是可以的
void Update ()
{
//创建一个值类型的局部变量——结构体
Vector3 offset = new Vector3 (UnityEngine.Random.Range (-1, 1), 0, 0);

//对它执行操作
Vector3 pos = transform.localPosition;
pos += offset * Time.deltaTime;
transform.localPosition = pos;

//当超出作用域，你的结构体内存很容易被回收
}

陷阱

人们很容易像使用类的实例一样使用结构体，但是因为它是值传递，可能会经常遇见一些陷阱。看看下面的例子：

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class Demo : MonoBehaviour
{
public Vector3 v1;
public Vector3 v2 { get; private set; }
void Start ()
{
v1.Set(1,2,3);
v1.x = 4;
v2.Set(1,2,3);      // ** (Note 2)
v2.x = 4;           // * (Note 1)
Debug.Log(v1.ToString());
Debug.Log(v2.ToString());
}
}

* (Note 1)这一行会导致程序无法编译。你会看到错误提示“错误CS1612：不能修改’Demo.v2’返回的值类型。考虑将该值存储到临时变量中”。编译器保护你远离一个逻辑错误（这个我稍后会解释），并建议你先创建一个新的结构体，修改新的结构体，然后将它赋值给你原本想要修改的那个。

** (Note 2)更为危险，因为它会编译通过并运行，但实际上它并未生效。

如果代码编译通过并运行，应该会看到如下输出结果：

(4.0, 2.0, 3.0)

(0.0, 0.0, 0.0)

这可能并不是你预期的。所以，发生了什么？C#为‘v2’自动创建了一个隐藏的backer属性。当你使用getter时（通过简单地引用‘v2’），C#提供了一个backer的副本，而不是真正的backer——记住这是因为结构体是传值而不是传引用。在Note2这一行，实际是，你获得了一个backer的副本，在这里修改了副本，之后这些信息立即丢失了，因为它们并没有被赋值回去。

下面的例子也一样——它说明了引用类型和值类型的概念，通常是如何被忽视并导致问题的。这里我们持有一个列表的引用，它持有一个Vector3的引用。

usingUnityEngine;
usingSystem.Collections;
usingSystem.Collections.Generic;

public class Demo : MonoBehaviour
{
voidStart ()
{
List<Vector3> coords = new List<Vector3>();
coords.Add( new Vector3(0, 0, 0) );
coords[0].Set(1, 2, 3);
coords[0].x = 4;
//错误CS1612（参考上例，注释掉本行编译）
Debug.Log(coords[0].ToString());        //输出(0.0, 0.0, 0.0)，并非预期值！
}
}

相比之下，下面的例子将会按照预期运行（或者至少有了上一个例子作为恐吓或混淆你应该有所预期）

usingUnityEngine;
usingSystem.Collections;

public class Foo
{
public Vector3 pos;
}

public class Demo : MonoBehaviour
{
voidStart ()
{
Foo myFoo = new Foo();
myFoo.pos.Set(1, 2, 3);
myFoo.pos.x = 4;
//没有编译错误
Debug.Log(myFoo.pos.ToString());
//输出(4.0, 2.0, 3.0)，和预期一致
}
}

为什么这个例子正常而另一个不是呢？答案就是，因为我们使用的是‘myFoo’的引用——而不是对象域的引用。这个对象直接持有了结构体的值（作为一个域），并直接修改它，并不会产生错误。

是否应该让Vector3作为Foo的一个属性，而不是一个域（即使是一个指定了backing的域）？这是个问题——看看下面的例子：

usingUnityEngine;
usingSystem.Collections;

public class Foo
{
public Vector3 pos { get{ return _pos; } set{ _pos = value; } }
private Vector3 _pos;
}

public class Demo : MonoBehaviour
{
void Start ()
{
Foo myFoo = new Foo();
myFoo.pos.Set(1, 2, 3);
myFoo.pos.x = 4;
//错误CS1612（参考上例，注释掉本行编译）
Debug.Log(myFoo.pos.ToString());
//输出(0.0, 0.0, 0.0)，并非预期值！
}
}

这些问题很多是可以缓解的，如果你能够将结构体视为“不可变”的（这意味着绝不改变任何域的值），或将它们定义为不可变的（如果它只是你的结构体）。

总结

本课介绍了结构体，并比较了何时、何处及为何要使用它而不是类。还展示了一些结构体的限制和陷阱，但也有它们的好处。正确地使用结构体，它是非常重要高效的工具，把它加入到你的编程中吧。

原文链接：https://theliquidfire.wordpress.com/2015/03/23/structs/

原文作者：Jonathan Parham