استراکت‌ها
استراکت‌ها (Structures) در سی‌شارپ یک نوع داده‌ی ارزشمند (Value Type) هستند که امکان گروه‌بندی داده‌ها و رفتارهای مرتبط را در یک واحد فراهم می‌کنند. استفاده از استراکت‌ها زمانی اهمیت پیدا می‌کند که به ساختارهای کوچک و سریع نیاز داشته باشیم، مانند مختصات نقاط، رنگ‌ها یا پارامترهای پیکربندی. به دلیل اینکه استراکت‌ها بر روی Stack ذخیره می‌شوند، عملکرد و مصرف حافظه‌ی بهینه‌تری نسبت به کلاس‌ها دارند، به ویژه برای داده‌های کوچک و ثابت.
در سی‌شارپ، استراکت‌ها با کلیدواژه‌ی struct تعریف می‌شوند. آن‌ها می‌توانند شامل فیلدها، پراپرتی‌ها و متدها باشند. استراکت‌ها اصول شیءگرایی مانند Encapsulation را پشتیبانی می‌کنند، اما قابلیت ارث‌بری (Inheritance) ندارند. در این آموزش، شما یاد خواهید گرفت که چگونه استراکت‌ها را تعریف، مقداردهی اولیه کنید و متدهای مرتبط با آن‌ها را پیاده‌سازی نمایید.
همچنین، این آموزش نحوه‌ی استفاده از استراکت‌ها در پروژه‌های واقعی، بهینه‌سازی عملکرد، جلوگیری از مشکلات رایج مانند فیلدهای مقداردهی‌نشده و الگوهای بهترین شیوه در توسعه‌ی سی‌شارپ را پوشش می‌دهد. در نهایت، خواننده خواهد فهمید که استراکت‌ها چگونه می‌توانند در معماری نرم‌افزار و طراحی سیستم‌ها به شکل مؤثر مورد استفاده قرار گیرند.
مثال پایه
textusing System;
struct Point
{
public int X;
public int Y;
public Point(int x, int y)
{
X = x;
Y = y;
}
public void Display()
{
Console.WriteLine($"Point Coordinates: X = {X}, Y = {Y}");
}
}
class Program
{
static void Main()
{
Point p1 = new Point(10, 20);
p1.Display();
Point p2;
p2.X = 5;
p2.Y = 15;
p2.Display();
Console.ReadLine();
}
}در این مثال، استراکت Point تعریف شده که شامل دو فیلد X و Y و یک سازنده (Constructor) برای مقداردهی اولیه است. استفاده از سازنده تضمین می‌کند که تمام فیلدهای استراکت در زمان اجرا مقداردهی شوند و خطاهای احتمالی جلوگیری شود.
متد Display اصول Encapsulation را نشان می‌دهد، که یکی از مفاهیم مهم شیءگرایی است. در متد Main، دو نمونه از استراکت ایجاد شده‌اند: p1 با استفاده از سازنده و p2 با مقداردهی مستقیم فیلدها. این مثال نشان می‌دهد که استراکت‌ها نوع داده‌ای ارزشمند هستند و بر روی Stack ذخیره می‌شوند، که موجب بهبود عملکرد می‌شود.
استفاده از استراکت‌ها برای سناریوهایی که نیاز به ایجاد و حذف مکرر اشیاء دارند، بسیار مفید است. بهترین شیوه‌ها شامل مقداردهی از طریق سازنده، اجتناب از استراکت‌های بزرگ و پیچیده و درک رفتار value-type است.
مثال کاربردی
textusing System;
struct Rectangle
{
public int Width;
public int Height;
public Rectangle(int width, int height)
{
Width = width;
Height = height;
}
public int CalculateArea()
{
return Width * Height;
}
public bool IsSquare()
{
return Width == Height;
}
public void DisplayInfo()
{
Console.WriteLine($"Rectangle: Width = {Width}, Height = {Height}, Area = {CalculateArea()}, IsSquare = {IsSquare()}");
}
}
class Program
{
static void Main()
{
Rectangle rect1 = new Rectangle(10, 20);
rect1.DisplayInfo();
Rectangle rect2 = new Rectangle(15, 15);
rect2.DisplayInfo();
Console.ReadLine();
}
}استراکت Rectangle در این مثال منطق الگوریتمی و اصول شیءگرایی را نشان می‌دهد. فیلدهای Width و Height همراه با متدهای CalculateArea و IsSquare عملیات محاسباتی و اعتبارسنجی انجام می‌دهند. متد DisplayInfo تمامی اطلاعات و محاسبات را نمایش می‌دهد، که نشان‌دهنده‌ی این است که استراکت‌ها می‌توانند داده و رفتار را در خود encapsulate کنند.
این طراحی برای پروژه‌های واقعی مانند محاسبات گرافیکی، هندسه یا مدیریت داده‌های پیکربندی ساده مفید است. کد مطابق بهترین شیوه‌های سی‌شارپ نوشته شده: مقداردهی اولیه توسط سازنده، متدهای کوتاه و استفاده از semantics نوع ارزش برای بهینه‌سازی عملکرد.
بهترین شیوه‌ها برای استراکت‌ها شامل مقداردهی اولیه همه‌ی فیلدها توسط سازنده، استفاده از استراکت‌ها فقط برای اشیاء کوچک و کوتاه‌مدت و اجتناب از استراکت‌های بزرگ یا پیچیده است. اشتباهات رایج شامل استفاده از نوع‌های مرجع در استراکت‌ها و کپی‌های مکرر است که باعث کاهش عملکرد می‌شوند.
در Debugging، درک semantics نوع ارزش اهمیت دارد، به‌ویژه هنگام assignment و فراخوانی متدها. برای بهینه‌سازی عملکرد، استراکت‌ها را ساده و کوچک نگه دارید و از کپی‌های غیرضروری جلوگیری کنید. امنیت شامل مقداردهی امن فیلدها و مدیریت امن داده‌ها در متدها است. رعایت این اصول باعث استفاده مؤثر و امن از استراکت‌ها در پروژه‌های سی‌شارپ می‌شود.
📊 جدول مرجع
| سی‌شارپ Element/Concept | Description | Usage Example |
|---|---|---|
| struct | نوع داده‌ی کاربر-تعریف شده و ارزشمند | struct Point { public int X; public int Y; } |
| Constructor | مقداردهی اولیه فیلدهای استراکت | public Point(int x, int y) { X = x; Y = y; } |
| Methods | اجرای منطق روی داده‌ها | public void Display() { Console.WriteLine(\$"{X}, {Y}"); } |
| Value Type | ذخیره روی Stack و کپی مقادیر | Point p1 = p2; // همه فیلدها copy می‌شوند |
| Properties | کنترل دسترسی به فیلدها | public int Width { get; set; } |
نکات کلیدی: استراکت‌ها نوع داده ارزشمند هستند و برای encapsulate داده و منطق مناسب می‌باشند. مقداردهی اولیه توسط سازنده و استفاده از متدها برای منطق، اهمیت دارد. در مقایسه با کلاس‌ها، درک رفتار حافظه و کپی اهمیت بالایی دارد.
مرحله بعد: مطالعه کلاس‌ها، اینترفیس‌ها و الگوهای طراحی برای استفاده مؤثر از استراکت‌ها در سیستم‌های پیچیده. توصیه عملی: از استراکت‌ها برای اشیاء کوچک و کوتاه‌مدت استفاده کنید و از استراکت‌های بزرگ یا تو در تو اجتناب نمایید. منابع: مستندات Microsoft، آموزش‌های پیشرفته سی‌شارپ و پروژه‌های عملی.
🧠 دانش خود را بیازمایید
آزمون دانش شما
درک خود از این موضوع را با سوالات کاربردی بسنجید.
📝 دستورالعمل‌ها
- هر سوال را با دقت بخوانید
- بهترین پاسخ را برای هر سوال انتخاب کنید
- می‌توانید آزمون را هر چند بار که می‌خواهید تکرار کنید
- پیشرفت شما در بالا نمایش داده می‌شود