对C#开发两个基本原则的深入讨论

这个条款讨论的是类型设计时候的tradeoff――是将类型设计为结构还是类。Bill Wagner先生给出了一个原则“值类型用于存储数据，引用类型用于定义行为（value types store values and reference types define behavior）”。

如何判断这个原则的适用性，Bill Wagner也给出了一个方法，那就是首先回答下面几个问题：

1.该类型的主要职责是否用于数据存储？

2.该类型的公有接口是否都是一些存取属性？

3.是否确信该类型永远不可能有子类？

4.是否确信该类型永远不可能具有多态行为？

如果所有问题的答案都是yes，那么就应该采用值类型。这样的判断确实有很好的理由支撑，但是我个人认为“将这4个问题回答为yes”还不足以构成采用值类型的全部理由。因为在很多项目实践中，我发现值类型带来的性能问题不可小视。值类型带来的性能问题主要有两个：

1.由于值类型实例在栈和托管堆之间的转换而导致的box/unbox，以及由此带来的托管堆上的垃圾。

2.值类型默认情况下采用的是值拷贝语义，如果是比较大的值类型，在传递参数和函数返回值时，同样会带来性能问题。

关于第1条，Bill Wagner在本条款中提到了“引用类型会给垃圾收集器带来负担”这个表面看似正确的判断。但是由于box/unbox的效应，有些情况下，反倒是值类型给垃圾收集器带来了更多的负担。比如将一些值类型放到一个集合中，然后又频繁地对其进行读写操作。如果碰到这种情况，我想“放弃结构而采用类”未尝不是一种更好的做法。事实上，将一个用作数据存储的值类型（比如System.Drawing.Point）添加到一个集合（System.Collections.ArrayList）中是一个太常见不过的操作。不过，C# 2.0中新引入的泛型技术对box/unbox的问题有极大的改善。

关于第2条，Scott Meyers先生在Effective C++的第22条“尽量使用pass-by-reference（传址），少用pass-by-value（传值）”中讲的比较清楚。虽然由于C#中的结构类型具有默认的深拷贝语义，没有拷贝构造器的调用。而且结构类型也没有子类，因此在某种程度上来讲不具有多态性，也就没有C++对象传值时可能出现的切割（slicing）效应。但是值拷贝的成本仍然不小。尤其是在这个值类型比较大的情况下，问题就比较严重。实际上，在.NET框架的Design Guidelines for Class Library Developers文档中，在说明什么时候应该使用结构类型的时候，其中提到了一项原则（还有其他一些并行原则）――类型实例数据的大小要小于16个字节。该文档主要是从类型的运行效率层面来考虑的，而Bill Wagner先生这里的条款主要是从类型的设计层面来考虑的。

从上述两条讨论来看，我个人倾向于对结构类型采取更为保守的设计策略。而对于类则可以积极大胆地使用。因为“将结构类型不适当地设计为类”带来的不良后果要远远小于“将类不适当地设计为结构类型”所带来的不良后果。就目前的经验来看，我甚至认为只有和非托管互操作打交道的情况才是使用结构类型最充足的理由，其他情况都要“三思而后行”。当然，在C# 2.0中引入泛型技术之后，box/unbox将不再是一个沉重的负担，应付一些非常轻量级的场合，结构类型依然有自己的一席之地。

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