在 C# 中继承结构体？ 为什么（不能）？

引言 - 为什么还要使用结构体？

为什么使用 struct 呢？
我们都很喜欢 C# 的 struct（这个概念对于 Java 来说比较陌生，除了原始类型之外）。当它们不需要频繁装箱时，struct 提供了一种处理相对较小且生命周期较短数据的好方法。

值类型的分配和释放通常比引用类型的分配和释放更便宜，因为 struct 要么分配在栈上，要么内联在包含类型中，并在栈回溯或包含类型释放时释放，而引用类型分配在堆上并由垃圾回收器回收。

嗯，它不允许我继承....

面向对象编程赋予我们很多能力，而面向对象的基本概念当然是继承。

我们中的许多人曾经尝试过继承一个 struct，却发现 C# 不允许这样做。

例如，考虑以下代码

// What on earth can be wrong with this simple code? 
// NOTE: DateTime is a struct, if you didn't already know it, Now() is a good time to find out :)
struct MyDateTime : DateTime
{
    double SecondsFromMyBirthday { get; private set; }
}

// or with this fairly reasonable inherit request:
struct Point
{
   int x, y;
}

struct Point3D : Point
{
   int z;
}

一位诚实的程序员希望扩展 DateTime 结构体，为什么不呢？

这段代码会产生编译时错误：接口列表中的类型 'DateTime' 不是接口 （出现这个特定错误信息的原因是，由于不允许继承，编译器在冒号符号后只期望一个接口 - 它甚至不会考虑继承的滥用...）

如果将 struct 替换为 class，编译时错误会产生： 'MyDateTime': 无法从密封类型 'System.DateTime' 派生

我们理解了，System.DateTime 是（隐式地）sealed。但是为什么？

注意：实际上，事实是所有结构体类型都隐式继承自类 System.ValueType，而 System.ValueType 又继承自类 object.

注意：虽然结构体不能被继承，但它可以实现接口。

答案

一个 struct 已经在栈上分配了固定大小的空间。

现在考虑上面的 Point / Point3D 示例，看起来像一个不错的简单案例。考虑以下代码行

// Assume we have a p2d which is a Point, 
// and a p3d which is a Point3D
p2d = p3d; 

那么在赋值行中应该发生什么？ p2d 在栈上扩展内存以支持赋值吗？

此外 - structs 作为值类型，当然不使用引用（除非装箱），这将使多态性变得毫无意义，因为没有通过引用指针的间接引用。

另外，考虑数组的情况 - 值类型数组以“内联”方式存储（为了性能和垃圾回收的原因）。如果使用一个 struct 而不知道它实际上是一个“派生的 struct”，它将导致内存损坏。

总而言之 - 我们已经看到了为什么 .NET 允许继承一个 struct 是非常不合理的。好消息是，你总是可以继承...嗯...一个类！