در سی شارپ دو نوع class و struct وجود دارد که تقریباً مشابه یکدیگرند در حالیکه یکی از آنها-value type و دیگری reference-type است.
struct چیست؟
structها مشابه classها هستند با این تفاوت که structها finalizer ندارند و از ارث بری پشتیبانی نمی‌کنند. structها کاملا مشابه classها تعریف میشوند و در تعریف آنها از کلمه کلیدی struct استفاده میشود. آنها شامل فیلدها، متدها، خصوصیت‌ها نیز میشوند. در زیر نحوه تعریف آن را مشاهده می‌کنید:
struct چیست؟
structها مشابه classها هستند با این تفاوت که structها finalizer ندارند و از ارث بری پشتیبانی نمی‌کنند. structها کاملا مشابه classها تعریف میشوند و در تعریف آنها از کلمه کلیدی struct استفاده میشود. آنها شامل فیلدها، متدها، خصوصیت‌ها نیز میشوند. در زیر نحوه تعریف آن را مشاهده می‌کنید:
struct Point
{
private int x, y; // private fields
public Point (int x, int y) // constructor
{
this.x = x;
this.y = y;
}
public int X // property
{
get {return x;}
set {x = value;}
}
public int Y
{
get {return y;}
set {y = value;}
}
} value type و reference type
تفاوت دیگری که بین class و struct، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است آن است که classها reference-type و structها value-type هستند و در زمان اجرا با آنها متفاوت رفتار میشود و در ادامه به تشریح آن می‌پردازیم.
وقتی یک وهله از value-type ایجاد شود، یک فضای خالی از حافظه‌ی اصلی (RAM) برای ذخیره سازی مقدار آن تخصیص داده میشود. نوع‌های اصلی مانند int, float, bool و char از نوع value type هستند. در ضمن سرعت دسترسی به آنها بسیار بالاست.
ولی وقتی یک وهله از reference-type ایجاد شود، یک فضا برای object و فضایی دیگر برای اشاره‌گر به آن شیء در حافظه اصلی ذخیره میشود. در واقع دو فضا از حافظه برای ذخیره سازی آنها اشغال میشود. برای درک بهتر به مثال زیر توجه کنید:
Point p1 = new Point(); // Point is a *struct* Form f1 = new Form(); // Form is a *class*
Form f1; // Allocate the reference f1 = new Form(); // Allocate the object
به قطعه کد زیر دقت کنید:
Point p2 = p1; Form f2 = f1;
در سی شارپ، پارامترها (بصورت پیش فرض) بصورت یک کپی از آنها به متدها ارسال میشوند، یعنی اگر پارامتر از نوع value-type باشد یک کپی از آن وهله و اگر پارامتر reference-type یک کپی از آدرس ارسال خواهد شد. برای توضیح بهتر به مثال زیر توجه کنید:
Point myPoint = new Point (0, 0); // a new value-type variable
Form myForm = new Form(); // a new reference-type variable
Test (myPoint, myForm); // Test is a method defined below
void Test (Point p, Form f)
{
p.X = 100; // No effect on MyPoint since p is a copy
f.Text = "Hello, World!"; // This will change myForm’s caption since
// myForm and f point to the same object
f = null; // No effect on myForm
} حال میتوانیم روش پیش فرض را با افزودن کلمه کلید ref تغییر دهیم. وقتی از ref استفاده کنیم متد با پارامترهای فراخوانی کننده (caller's arguments) بصورت مستقیم در تعامل است در کد زیر میتوانیم تصور کنیم که پارامترهای p و f متد Test همان متغیرهای myPoint و myForm است.
Point myPoint = new Point (0, 0); // a new value-type variable
Form myForm = new Form(); // a new reference-type variable
Test (ref myPoint, ref myForm); // pass myPoint and myForm by reference
void Test (ref Point p, ref Form f)
{
p.X = 100; // This will change myPoint’s position
f.Text = “Hello, World!”; // This will change MyForm’s caption
f = null; // This will nuke the myForm variable!
} تخصیص حافظه
CLR اشیاء را در دو قسمت ذخیره میکند:
- stack یا پشته
- heap
ساختار stack یا پشته first-in last-out است که دسترسی به آن سریع است. زمانی که متدی فراخوانی میشود، CLR پشته را نشانه گذاری میکند. سپس متد data را به پشته جهت اجرا push میکند و زمانی که اجرایش به اتمام رسید، CLR پشته را تا محل نشانه گذاری شده مرحله قبل، پاک میکند (pop).
ولی ساختار heap بصورت تصادفی است. یعنی اشیاء در محل‌های تصادفی قرار داده میشوند بهمین دلیل آنها دارای 2 سربار memory manager و garbage-collector هستند.
برای آشنایی با نحوه استفاده پشته و heap به کد زیر توجه کنید:
void CreateNewTextBox()
{
TextBox myTextBox = new TextBox(); // TextBox is a class
} 
- قسمت reference متغیرهای محلی و پارامترهای از نوع reference-typed (مانند myTextBox)
- متغیرهای محلی و پارامترهای متد از نوع value-typed (مانند integer, bool, char, DateTime و ...)
همچنین از heap برای ذخیره سازی موارد زیر استفاده میشود:
- محتویات شیء از نوع reference-typed
- هر چیزی که قرار است در شیء از نوع reference-typed ذخیره شود.
آزادسازی حافظه در heap
در کد بالا وقتی اجرای متد CreateNewTextBox به اتمام برسد متغیر myTextBox از دید (Scope) خارج میشود. بنابراین از پشته نیز خارج میشود ولی با خارج شدن myTextBox از پشته چه اتفاقی برای TextBox object رخ خواهد داد؟! پاسخ در garbage-collector نهفته است. garbage-collector بصورت خودکار عملیات پاکسازی heap را انجام میدهد و اشیائی که اشاره گر معتبر ندارند را حذف می‌نماید. در حالت کلی اگر شیء از حافظه خارج شد باید منابع سایر قسمت‌های اشغال شده توسط آن هم آزاد شود، که این آزاد سازی بعهده garbage-collector است.
حال آزاد سازی برای کلاسهایی که اینترفیس IDisposable را پیاده سازی می‌کنند به دو صورت انجام میشود:
- دستی: با فراخوانی متد Dispose میسر است.
- خودکار: افزودن شیء به Net Container. مانند Form, Panel, TabPage یا UserControl. این نگهدارندها این اطمینان را به ما می‌دهند در صورتیکه آنها از حافظه خارج شدند کلیه عضوهای آن هم از حافظه خارج شوند.
برای آزادسازی دستی میتوانیم مانند کدهای زیر عمل کنیم:
using (Stream s = File.Create ("myfile.txt"))
{
...
} Stream s = File.Create ("myfile.txt");
try
{
...
}
finally
{
if (s != null) s.Dispose();
} مثالی از Windows Forms
فرض کنید قصد داریم فونت و اندازه یک ویندوز فرم را تغییر دهیم.
Size s = new Size (100, 100); // struct = value type Font f = new Font (“Arial”,10); // class = reference type Form myForm = new Form(); myForm.Size = s; myForm.Font = f;
In-Line Allocation (تخصیص درجا)
در قبل گفته شد برای ذخیره متغیرهای محلی از نوع value-typed از پشته استفاده میشود آیا شیء Size جدید هم در پشته ذخیره میشود؟ خیر، بدلیل اینکه آن متغیر محلی نیست و در شیء دیگر ذخیره میشود (در مثال بالا در یک فرم ذخیره شده است) که آن شیء هم در heap ذخیره شده است پس شیء جدید Size هم در heap ذخیر میشود که به این نوع ذخیره سازی In-Line گفته میشود.
تله (Trap)
فرض کنید کلاس Form بشکل زیر تعریف شده است:
class Form
{
// Private field members
Size size;
Font font;
// Public property definitions
public Size Size
{
get { return size; }
set { size = value; fire resizing events }
}
public Font Font
{
get { return font; }
set { font = value; }
}
} myForm.ClientSize.Height = myForm.ClientSize.Height * 2;
Cannot modify the return value of 'System.Windows.Forms.Form.ClientSize' because it is not a variable
برای توضیح بیشتر می‌توانید به این سوال مراجعه کنید و در تکمیل آن این لینک را هم بررسی کنید.
پس بنابراین کد بالا را به کد زیر اصلاح می‌کنیم:
myForm.ClientSize = new Size (myForm.ClientSize.Width, myForm.ClientSize.Height * 2);
