C#中ArrayList内的结构体对象无法更新问题求助

问题场景 #

使用ArrayList存储自定义line结构体对象时，修改取出对象的PointB属性后，ArrayList中存储的对象属性并未更新，导致渲染的线条没有变化。

原代码示例 #

缓存与渲染代码：

// Line Cache 
public ArrayList lineCache = new ArrayList();

public object drawLine(Point start, Point finish)
{
   line lineObject = new line(start, finish);
   object lineBuffer = lineCache.Add(lineObject);

   return lineBuffer;
}

public void render()
{
    while (!renderObject.IsDisposed)
    {
        renderTarget.BeginDraw();
        renderTarget.Clear(transparencyDirect2D);

        // Line Updaters
        for (int i = 0; i < lineCache.Count; i++)
        {
            line cache = (line)lineCache[i];
            renderTarget.DrawLine(drawingBrush, cache.PointA, cache.PointB);
        }

        renderTarget.EndDraw();

        new System.Threading.ManualResetEvent(false).WaitOne(5);
    }
}

创建并修改线条的代码：

line tracer = (line)canvas.drawLine(new Point(0,0), new Point(900, 900));

for (int i = 0; i < 200; i++)
{
    tracer.PointB = new Point(100, 100 + i);
}

问题原因 #

1. 结构体是值类型：从ArrayList中取出结构体时，会返回该结构体的副本，而非原始对象的引用。修改副本的属性只会影响副本，不会改变ArrayList中存储的原始结构体。
2. ArrayList.Add返回值错误使用：Add方法实际返回的是元素在集合中的索引（int类型），而非添加的对象。原代码中将其强制转换为line类型会抛出类型转换异常，实际运行中tracer并非ArrayList中的原始对象。

解决方案 #

方案1：将结构体改为类（推荐） #

把line从值类型（struct）改为引用类型（class），这样操作的是对象引用，修改属性会直接影响ArrayList中的原始对象：

// 将line定义为class
public class line
{
    public Point PointA { get; set; }
    public Point PointB { get; set; }

    public line(Point start, Point finish)
    {
        PointA = start;
        PointB = finish;
    }
}

// 使用泛型List替代ArrayList，避免装箱拆箱，提升类型安全性
public List<line> lineCache = new List<line>();

// 修改drawLine方法，直接返回line对象
public line drawLine(Point start, Point finish)
{
   line lineObject = new line(start, finish);
   lineCache.Add(lineObject);
   return lineObject;
}

修改线条属性的代码无需额外改动，直接修改即可生效：

line tracer = canvas.drawLine(new Point(0,0), new Point(900, 900));

for (int i = 0; i < 200; i++)
{
    tracer.PointB = new Point(100, 100 + i);
}

方案2：保留结构体，修改后重新存入集合 #

如果必须使用结构体，需要将修改后的结构体重新放回ArrayList，覆盖原始元素：

// 修改drawLine方法，返回元素的索引
public int drawLine(Point start, Point finish)
{
   line lineObject = new line(start, finish);
   int index = lineCache.Add(lineObject);
   return index;
}

修改属性时，更新后重新存入集合：

int tracerIndex = canvas.drawLine(new Point(0,0), new Point(900, 900));

for (int i = 0; i < 200; i++)
{
    line tracer = (line)canvas.lineCache[tracerIndex];
    tracer.PointB = new Point(100, 100 + i);
    // 将修改后的结构体放回集合
    canvas.lineCache[tracerIndex] = tracer;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Require