C# 类型选择指南：何时使用 record、class 或 struct？

在 C# 开发中，选择合适的类型（record、class 或 struct）对代码的行为、性能和可维护性有深远影响。本文将从语法、行为和性能三个维度，深入分析如何做出明智的选择。

核心概念：值类型与引用类型

C# 继承了 C++ 和 Java 的类型系统精髓，其根本区别在于：class 是引用类型，而 struct 是值类型。这一区别影响了参数传递、内存分配和对象行为的方方面面。

当参数传递给方法时，C# 默认采用按值传递。对于引用类型，复制的是对象的引用；对于值类型，复制的则是整个对象本身。

值类型的复制机制导致了一个重要特性：即使将 struct 的属性声明为可变（mutable），修改操作也极易产生 bug。因为方法内部修改的是副本，而非原始对象。

这决定了值类型的设计应遵循不可变（immutable）原则，并采用写时复制（copy-on-write）技术。任何修改都应返回一个新实例，而非在原有实例上直接变更。

遗憾的是，C# 编译器不会警告未使用返回值的调用，这需要开发者自觉遵守不可变模式。

引用类型（class）则提供了更多灵活性。你可以选择将其设计为可变或不可变，这完全取决于你的业务场景和设计意图。

性能是选择类型时的重要考虑因素，但需要避免陷入误区。

包含少量（通常建议 1-2 个）字段的 struct 由于避免堆（heap）分配，性能表现极其出色。

当 struct 包含的字段增多（例如达到 3 个或更多），频繁复制整个实例的成本会急剧上升，性能可能反而不如引用类型。

最终的性能表现取决于实例被复制的次数和规模，需要根据具体场景进行权衡和测试。

使用泛型时，.NET 的 JIT 编译器会为不同大小的 struct 生成不同的底层实现代码，而为所有引用类型（引用大小固定）生成同一份实现。这是一个精巧的设计，开发者通常无需关心，但它解释了 .NET 泛型性能优于 Java 泛型的原因之一。

Record 类型的引入是为了更好地支持值语义（value semantics），即使其本身是引用类型。

将 class 声明为 record 后，编译器会自动为其生成：

这使得 record 实例虽然存储在堆上，但行为上像一个值。

基于值的语义让 record 在特定场景下表现卓越：

作为 HashSet 的元素或 Dictionary 的键：基于内容的比较和哈希使得查找和去重工作符合直觉。
序列化/反序列化：作为 DTO (Data Transfer Object) 的理想选择。
非破坏性变更：with 表达式允许你仅指定需要修改的属性，其余属性自动复制到新实例。后续为 record 添加新属性，所有现有的 with 表达式无需修改仍可正常工作，极大地提升了代码的可维护性。

C# 后续版本引入了 record struct。其语法与 record class 相似，但本质是值类型。关键区别在于：

类型	核心特征	推荐使用场景
Record Class	引用类型，不可变，值语义	DTO、不可变模型、哈希集合元素、字典键、任何需要值语义且数据量可能较大的场景
Class	引用类型，可变/不可变灵活	EF Core 实体、需要身份标识和可变状态的核心领域模型
Readonly Record Struct	值类型，不可变，值语义	小型、轻量级的值对象（如包含不超过 2 个值类型组件的坐标、键值对等），对性能有极致要求