A resposta aceita é muito boa, mas um mergulho mais fundo em alguns pontos abaixo.
Editado: Removi a recomendação sobre a string na struct, não fazia sentido.
Dessa forma, como se diferencia de forma mais correta tipos valor e tipos referência?
Tipos de valor são considerados os literais ou os tipos que implementam deep copy. O número 3 a string "xpto" são valores, eles não podem ser mudados, não existe a necessidade de se criar uma nova representação para o valor 3, só existe uma representação, logo ao ser atribuído, uma copia é feita gerando outro espaço de memória.
A string tem uma particularidade, ela é imutável, as pessoas se esquecem que só existe uma representação dela na memória, por isso a atribuição da string para evitar a perda de tempo, copia o seu endereço de memória e não uma nova cópia dela. Atente que "cat" + "dog" implica em "catdog" que é uma representação completamente diferente (outra memória), fazendo com que concatenar muitas strings em série seja uma operação onerosa.
O C# trouxe a struct do C++, fazendo com que a struct tenha a mesma semântica dos value types, ou seja, é um shallow copy que pretende ser um deep copy, a responsabilidade é do programador garantir que nenhuma referência seja copiada de forma shallow, o compilador se responsabiliza por copiar a struct durante a atribuição criando um novo espaço de memória.
Regra de ouro: Structs são compostas apenas de tipos de valor, copiar uma struct é gerar uma deep copy da mesma e de seus membros.
Structs são usadas normalmente para tipos puramente de valor, usar referencias dentro de struct é considerado uma pratica ruim, pois da struct espera-se que a copia gere novos endereços de memória e não referencias ao mesmo.
Nos demais casos use a classe para representar suas entidades.
Como realmente o CLR gerencia a alocação de memória para instâncias e classes e estruturas separadamente?
Atente, o C# é altamente influenciado pelo C++, mas sem alguns recursos que foram considerados inseguros ou não práticos.
Perceba o uso da struct sem new, ela é um valuetype está na assinatura da classe:
using System;
using System.Reflection;
using System.Linq;
using System.Collections.Generic;
namespace Linq
{
struct Teste
{
public int t;
}
class Xpto
{
public int t;
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Teste t;
Teste x = new Teste();
Xpto xpto = new Xpto();
// Ok, compilador inicializou por nós.
Console.WriteLine(x.t);
// Exception, valor sendo usado sem ser inicializado.
Console.WriteLine(t.t);
}
}
}
Perceba como é permitido usar a struct na stack sem criar uma nova instância, mas nesse caso o compilador não inicializa os fields. A maioria dos programadores prefere o new, que continua colocando na stack (nesse contexto). Vamos olhar a cereja do bolo, o CIL.
.method private hidebysig static
void Main (
string[] args
) cil managed
{
// Method begins at RVA 0x2058
// Code size 27 (0x1b)
.maxstack 1
.entrypoint
.locals init (
[0] valuetype Linq.Teste x
)
IL_0000: ldloca.s x
IL_0002: initobj Linq.Teste
IL_0008: newobj instance void Linq.Xpto::.ctor()
IL_000d: pop
IL_000e: ldloca.s x
IL_0010: ldfld int32 Linq.Teste::t
IL_0015: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32)
IL_001a: ret
} // end of method Program::Main
O new não criou um newobj como ele faz com as classes, essa foi uma decisão do C#, se olharmos calmamente a assinatura das structs elas não derivam do Object diretamente, mas sim do ValueType. Mesmo que esse derive de Object nova semântica foi inserida para diferir dos objetos, sem retirar deles o comportamento do Object.
.class private sequential ansi sealed beforefieldinit Linq.Teste
extends [mscorlib]System.ValueType
{
// Fields
.field public int32 t
} // end of class Linq.Teste
O problema surge quando se traz a máxima a tona: Todos os tipos de valor ficam na Stack. Aí não irei chover no molhado, leia o post do Moderador, porque no C# é permitido que o compilador decida como preferir, a linguagem não usa ponteiros raw e não interessa para o programador aonde foi alocado. Curiosamente, a CIL é uma linguagem STACK based, mas o compilador do C# pode fazer box/unbox em value types, e esse comportamento deve ser evitado por questões de performance. Fields fazem parte da entidade e obviamente ficam junto com ela no heap.
Um bom compilador ao criar um value em escopo local sempre irá alocar na stack, a não ser que algum fator maior exista, mas isso realmente não cabe na preocupação do programador de C#. O uso de garbage collector tira dos ombros do programador ter medo de perder o valor da stack ao fim de escopo, esse problema existe no C++. O C# é compilado em CIL, na CIL é transitação de valor de uma stack para outra, e a memória é recolhia em momento oportuno.
Além disso, por quê existe essa distinção? Afinal, classes e
estruturas, apesar de possuirem diferenças são bem parecidos um com o
outro.
Parecidas sim, iguais não! É muito útil usar structs quando pensamos na direção da programação funcional e imutabilidade. Quando que você quiser que uma cópia de valores seja uma copia e não apenas mais um ponteiro para a mesma memória, use struct, mas respeite o citado acima para manter comportamento correto esperado.
Se você comparar que no C++ elas são praticamente iguais, o C# deu mais função para a struct. A struct no fundo é uma herança do C puxada pra o C++ por compatibilidade e incorporada no C# para representar uma agregação de valores.