Strukturen vs. Klassen: Wann sollte ich mich hinsichtlich Leistung und Design für eine der anderen entscheiden?

Überlegungen zur Leistung und zum Design von Strukturen und Klassen

Im Bereich der Codeentwicklung kann die Auswahl der geeigneten Datenstruktur die Leistung erheblich beeinflussen. Wenn man vor der Entscheidung steht, zwischen Strukturen und Klassen für kleine Objekte mit begrenzten Eigenschaften zu wählen, ist es entscheidend, ihre relativen Vor- und Nachteile zu bewerten.

Bezüglich der Leistung ist die Antwort nicht allgemeingültig definiert und hängt von bestimmten Anwendungsfällen ab . Strukturen zeichnen sich durch einen hervorragenden Speicherverbrauch aus, da sie aufgrund ihrer geringeren Größe leicht und leicht komprimierbar sind. Beim Kopieren kommt es jedoch zu Leistungseinbußen, da sie eine Wert-für-Wert-Duplizierung erfordern und nicht wie bei Klassen ein Referenzkopieren.

Die Bestimmung der Überlegenheit von Strukturen oder Klassen hängt außerdem von den Objekteigenschaften ab. Strukturen eignen sich ideal für kleine und unveränderliche Objekte, die in großen Mengen vorkommen, beispielsweise numerische Werte oder einfache Datenpunkte. Umgekehrt werden Klassen für Objekte bevorzugt, die Verhaltenskapselung, Zustandsverwaltung und mögliche zukünftige Erweiterungen durch Vererbung erfordern.

In bestimmten Szenarien kann es vorzuziehen sein, eine Struktur als reines Datenobjekt zu verwenden und ein neues zu erstellen struct-Instanz, um bestimmte Felder zu aktualisieren, anstatt vorhandene direkt zu ändern. Dieser Ansatz erhöht die logische Klarheit und verhindert unbeabsichtigte Mutationen.

Abschließend ist es wichtig zu beachten, dass Objekte im Speicher vom Garbage Collector unterschiedlich behandelt werden. Stapelbasierte Objekte gelten aufgrund ihrer Existenz auf dem Stapel automatisch als aktiv. Andererseits erfordern Heap-basierte Objekte, dass der Garbage Collector ihre Gültigkeit durch komplexe Algorithmen bestimmt. Diese Unterscheidung hat Auswirkungen auf die Optimierung der Speicherverwaltung, da stapelbasierte Objekte aggressiver optimiert werden können als heapbasierte Objekte.

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