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C# 結構 vs 類別：核心差異、記憶體模型與選擇指南

編輯：關於C#

一眼看懂核心差異

特性	結構	類別
型別分類	值型別	參考型別
記憶體配置	堆疊 (或內嵌在物件內)	受控堆積
指派語意	複製整個實例 (深層複製)	複製參考 (淺層複製)
繼承	不可繼承類別/結構，隱含 sealed；可實作介面	單一繼承，可標記 sealed 防繼承
建構函式	無預設無參建構子；可自訂有參建構子	有預設無參建構子；可多載
解構函式	不支援	支援 (Finalizer)
null 值	不可為 null (除非用 Nullable<T>)	可為 null
預設值	所有欄位歸零	null

記憶體配置圖解


// 程式碼
struct Point { public int X, Y; }
class  Node  { public int X, Y; }

var s = new Point { X = 1, Y = 2 }; // 堆疊配置
var c = new Node  { X = 1, Y = 2 }; // 堆積配置，s 直接持有值，c 持有參考

var s2 = s; // 複製值，s2 獨立於 s
var c2 = c; // 複製參考，c2 與 c 指向同一物件
s2.X = 99;  // 不影響 s
c2.X = 99;  // 影響 c (c.X 也變 99)

效能影響分析

堆疊配置：極快 (指標遞增)，無 GC 壓力，適合小型、短命、高頻物件 (如座標、矩陣、DateTime)。
堆積配置：較慢 (GC 管理)、需壓縮/代碼回收，適合大型、長命、複雜行為物件 (如視窗、資料庫連線、業務實體)。
盒裝/拆箱：結構當作 `object`/`interface` 使用時會盒裝至堆積，頻繁轉型會嚴重影響效能。

何時選擇結構？

✅ 符合所有條件 才建議用 `struct`：

邏輯上代表單一值 (如 `int`、`DateTime`、`Guid`)。
實例大小 < 16 bytes (參考來源：Framework Design Guidelines)。
不可變 (所有欄位 `readonly` / 唯讀屬性)。
不頻繁盒裝 (不當作 `object`/`IEnumerable` 等介面使用)。

何時選擇類別？

✅ 其餘情況 皆建議用 `class`：

需要繼承/多型。
大型資料結構 (超過 16 bytes)。
可變狀態、複雜行為、身分識別重要 (Entity、Service、Controller)。
需為 `null` 表示「不存在」。

C# 7.2+ 新特性：readonly struct / ref struct


// 唯讀結構：編譯器強制所有欄位 readonly，避免防禦性複製
public readonly struct Vector3
{
    public double X { get; }
    public double Y { get; }
    public double Z { get; }
    public Vector3(double x, double y, double z) => (X, Y, Z) = (x, y, z);
}

// ref struct：只能存在於堆疊，不能盒裝、不能作為欄位、不能用於 async/iterator
// 適用於高效能 Span-like 型別
public ref struct SpanWrapper
{
    private Span<byte> _span;
    public SpanWrapper(Span<byte> span) => _span = span;
}

常見錯誤與陷阱

錯誤寫法	問題	修正
結構欄位未初始化就使用	編譯錯誤 CS0165	建構子初始化所有欄位，或使用 `default`
結構實作介面並頻繁當作介面傳遞	盒裝產生 GC 壓力	改用泛型約束 `where T : IInterface` 避免盒裝
以類別思維設計結構 (可變、大型)	複製語意導致 Bug、效能差	改用 class 或 immutable struct