Структури в C#

1. Вступ

Структура — це особливий тип даних у C#, який дозволяє об’єднати кілька значень (навіть різних типів) в одну «коробку». Це як маленький конструктор LEGO: ви складаєте деталі, а на виході отримуєте зручний, компактний об’єкт.

Структури схожі на класи, але мають свої особливості. Їх використовують для простіших випадків, коли не потрібна вся потужність і «вага» класів.

Синтаксис

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;
}

У цьому прикладі ми описали структуру для точки на площині з координатами X та Y.

Де використовуються структури?

Найчастіше структури використовують для невеликих, простих об’єктів, які мають бути дуже легкими й «лише даними».

У C# деякі стандартні типи — структури:

• int, double, bool, DateTime, TimeSpan, decimal, Guid
• і навіть ConsoleKeyInfo або Point (у графічних бібліотеках)

Відмінності структур від класів

struct

class

2. Оголошення та використання структур

Оголосити структуру можна всередині або поза класом:

struct Rectangle
{
    public int Width;
    public int Height;
}

Створення та використання:

Rectangle r;
r.Width = 10;
r.Height = 5;
Console.WriteLine($"Площа: {r.Width * r.Height}");

Можна також використати конструктор:

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;

    // Конструктор
    public Point(int x, int y)
    {
        X = x;
        Y = y;
    }
}

var p = new Point(3, 7);
Console.WriteLine($"Точка: ({p.X}, {p.Y})");

Коли краще використовувати структуру?

• Для невеликих «збірок» даних (наприклад, координата, колір, діапазон, дата й час).
• Коли важлива компактність і продуктивність (наприклад, мільйони точок у масиві).
• Коли об’єкт має поводитися як єдине значення (під час копіювання працює саме копія!).

Не варто використовувати структуру, якщо об’єкт:

• Може бути великим (багато полів).
• Має брати участь в ієрархії успадкування.
• Має часто змінюватися за посиланням.

3. Особливості та «пастки» структур

Копіювання

Point p1 = new Point(1, 2);
Point p2 = p1; // створюється КОПІЯ!
p2.X = 100;

Console.WriteLine(p1.X); // 1 — не змінився!
Console.WriteLine(p2.X); // 100

Неявні значення за замовчуванням

Point p; // поля X та Y дорівнюють 0, навіть якщо значення явно не присвоювали!

Може бути nullable

Щоб зберігати null, використовуйте спеціальний nullable‑синтаксис: після імені типу поставте знак питання. Тоді змінній можна буде присвоїти null.

Point? p = null;
if (p == null)
    Console.WriteLine("Немає точки");

4. Структури з автоматичними властивостями та методами

Структури можуть мати методи, властивості, події й навіть статичні члени.

public struct Range
{
    public int Start { get; set; }
    public int End { get; set; }

    public int Length => End - Start;

    public override string ToString() => $"[{Start}..{End}]";
}

Приклад: структура для комплексних чисел

Структура для комплексних чисел з методом і перевизначенням ToString()

        struct Complex
{
    public double Re;
    public double Im;

    public Complex(double re, double im)
    {
        Re = re;
        Im = im;
    }

    public double Abs() => Math.Sqrt(Re * Re + Im * Im);

    public override string ToString() => $"{Re} + {Im}i";
}

var z = new Complex(1, 2);
Console.WriteLine(z);          // 1 + 2i
Console.WriteLine(z.Abs());    // 2.236...