Dlaczego struktury nie wspierają dziedziczenia?

Imagine structs supported inheritance. Następnie deklaruje:

BaseStruct a;
InheritedStruct b; //inherits from BaseStruct, added fields, etc.

a = b; //?? expand size during assignment?

Oznaczałoby, że zmienne struct nie mają stałego rozmiaru i dlatego mamy typy referencyjne.

Jeszcze lepiej, rozważ to:

BaseStruct[] baseArray = new BaseStruct[1000];

baseArray[500] = new InheritedStruct(); //?? morph/resize the array?

Struktury nie używają referencji (chyba że są pudełkowe, ale powinieneś tego unikać), więc polimorfizm nie ma znaczenia, ponieważ nie ma indrection za pomocą wskaźnika referencyjnego. Obiekty zwykle żyją na stercie i są odwoływane za pomocą wskaźników referencyjnych, ale struktury są przydzielane na stosie (chyba że są pudełkowe) lub są przydzielane "wewnątrz" pamięci zajmowanej przez typ referencyjny na stercie.

Oto co docs mówią:

Struktury są szczególnie przydatne dla małych struktur danych, które mają semantykę wartości. Liczby złożone, punkty w układzie współrzędnych lub pary klucz-wartość w słowniku są dobrymi przykładami struktur. Kluczowe dla tych struktur danych jest to, że mają niewiele elementów danych, że nie wymagają one użycia dziedziczenia lub tożsamości referencyjnej, i że mogą być wygodnie zaimplementowane przy użyciu semantyki wartości, gdzie przypisanie kopiuje wartość zamiast odniesienia.

Zasadniczo mają one zawierać proste Dane i dlatego nie mają "dodatkowych funkcji", takich jak dziedziczenie. Prawdopodobnie byłoby technicznie możliwe dla nich wsparcie jakiegoś ograniczonego rodzaju dziedziczenia (nie polimorfizm, ze względu na to, że są na stosie), ale uważam, że jest to również wybór projektowy, aby nie wspierać dziedziczenia (jak wiele innych rzeczy w językach.NET są.)

Dziedziczenie klasy nie jest możliwe, ponieważ struktura jest układana bezpośrednio na stosie. Dziedzicząca struktura byłaby większa niż rodzic, ale JIT o tym nie wie i stara się umieścić za dużo na zbyt mniejszej przestrzeni. Brzmi trochę niejasno, napiszmy przykład:

struct A {
    int property;
} // sizeof A == sizeof int

struct B : A {
    int childproperty;
} // sizeof B == sizeof int * 2

Jeśli byłoby to możliwe, rozbiłoby się na poniższym fragmencie:

void DoSomething(A arg){};

...

B b;
DoSomething(b);

Przestrzeń jest przydzielana dla rozmiaru A, nie dla rozmiaru B.

Struktury są przydzielane na stosie. Oznacza to, że semantyka wartości jest w dużej mierze darmowa, a dostęp do elementów struct jest bardzo tani. Nie zapobiega to polimorfizmowi.

Każda struktura może zaczynać się od wskaźnika do jej tabeli funkcji wirtualnych. Byłoby to problemem z wydajnością (każda struktura byłaby co najmniej wielkości wskaźnika), ale jest to wykonalne. Umożliwiłoby to wykonywanie funkcji wirtualnych.

A co z dodawaniem pól?

Cóż, kiedy przydzielisz strukturę na stack, przydzielasz pewną ilość miejsca. Wymagana przestrzeń jest określana w czasie kompilacji (przed czasem lub podczas Jittingu). Jeśli dodasz pola, a następnie przypisz do typu bazowego:

struct A
{
    public int Integer1;
}

struct B : A
{
    public int Integer2;
}

A a = new B();

To nadpisze jakąś nieznaną część stosu.

Alternatywą jest, aby runtime zapobiegał temu tylko przez zapis sizeof (a) bajtów do dowolnej zmiennej A.

Co się stanie, jeśli B nadpisuje metodę w A i odwołuje się do jej pola Integer2? Albo runtime rzuca MemberAccessException, czyli metoda uzyskuje dostęp do losowych danych na stosie. Żadne z nich nie jest dozwolone.

Dziedziczenie struktur jest całkowicie bezpieczne, o ile nie używa się struktur polimorficznych lub o ile nie dodaje się pól podczas dziedziczenia. Ale te nie są zbyt przydatne.

Jest kwestia, którą chciałbym poprawić. Mimo że powodem, dla którego struktury nie mogą być dziedziczone, jest to, że żyją na stosie, jest to jednocześnie w połowie poprawne Wyjaśnienie. Struktury, jak każdy inny typ wartości Mogą żyć w stosie. Ponieważ będzie zależeć od tego, gdzie zmienna zostanie zadeklarowana, będą one żyć w stosie lub w stosie . Dzieje się tak, gdy są to odpowiednio zmienne lokalne lub pola instancji.

Mówiąc, że, Cecil ma poprawne Imię.

Chciałbym to podkreślić, typy wartości Mogą żyć na stosie. To nie znaczy, że zawsze tak robią. Zmienne lokalne, w tym parametry metody, będą. Wszyscy inni nie. Niemniej jednak nadal pozostaje powodem, dla którego nie można ich odziedziczyć. :-)

To wydaje się być bardzo częste pytanie. Mam ochotę dodać, że typy wartości są przechowywane "w miejscu", w którym deklarujesz zmienną; oprócz szczegółów implementacji, oznacza to, że nie ma nagłówka obiektu, który mówi coś o obiekcie, tylko zmienna wie, jakiego rodzaju dane tam się znajdują.

Struktury obsługują interfejsy, więc można w ten sposób zrobić kilka polimorficznych rzeczy.

IL jest językiem stosowym, więc wywołanie metody z argumentem przebiega mniej więcej tak:

1. wciśnij argument na stos
Wywołanie metody.

Gdy metoda jest uruchomiona, wyskakuje kilka bajtów ze stosu, aby uzyskać jej argument. Wie dokładnie ile bajtów ma się wyskakiwać, ponieważ argument jest albo wskaźnikiem typu referencyjnego (zawsze 4 bajty na 32-bitach), albo typem wartości, dla którego rozmiar jest zawsze dokładnie znany.

Jeśli jest to wskaźnik typu referencyjnego następnie metoda wyszukuje obiekt w stercie i otrzymuje jego uchwyt typu, który wskazuje na tabelę metod, która obsługuje daną metodę dla tego dokładnego typu. Jeżeli jest to typ wartości, wtedy nie jest konieczne wyszukiwanie do tabeli metod, ponieważ typy wartości nie obsługują dziedziczenia, więc jest tylko jedna możliwa kombinacja metoda / typ.

Jeśli typy wartości obsługują dziedziczenie, to będzie dodatkowy narzut w tym, że dany typ struktury musiałby umieszczone na stosie, jak również jego wartość, co oznaczałoby jakieś wyszukiwanie w tabeli metod dla konkretnej konkretnej instancji tego typu. Wyeliminowałoby to zalety szybkości i wydajności typów wartości.