C++中类与结构体有什么区别 深入探讨访问控制与内存布局差异

在c++++中，类和结构体的主要区别在于默认访问权限和继承方式：1. 类默认是private访问权限，结构体默认是public；2. 类默认私有继承，结构体默认公有继承。更深层次上，类强调封装和隐藏实现细节，适合复杂对象的设计；结构体侧重暴露数据，适合简单数据结构的表示。两者在内存布局上无本质差异，但在涉及虚函数或多态时会引入虚函数表指针，影响对象大小。选择使用类还是结构体取决于设计意图、代码可读性和维护性等因素。

C++中，类和结构体的主要区别在于默认访问权限：类默认是private，结构体默认是public。当然，这只是表象，更深层次的差异体现在设计意图和使用场景上。

访问控制与内存布局差异详解

在C++中，类和结构体（struct）经常被新手混淆，认为它们只是默认访问权限不同。但实际上，它们之间的差异远不止于此。深入理解这些差异，能帮助我们编写更健壮、更易于维护的代码。

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结构体和类在继承方式上有什么不同？

在C++中，类和结构体都可以用作基类进行继承。关键区别在于默认继承方式。类默认是私有继承（private inheritance），而结构体默认是公有继承（public inheritance）。这意味着，如果使用class Derived : Base，Base的公有成员在Derived中会变成私有成员。而使用struct Derived : Base，Base的公有成员在Derived中仍然是公有成员。

举个例子：

#include <iostream>

class BaseClass {
public:
    int publicVar = 10;
};

struct BaseStruct {
public:
    int publicVar = 20;
};

class DerivedClass : BaseClass {
public:
    void print() {
        // 可以访问 publicVar，但只能在 DerivedClass 内部访问
        std::cout << publicVar << std::endl;
    }
};

struct DerivedStruct : BaseStruct {
public:
    void print() {
        std::cout << publicVar << std::endl; // 可以直接访问 publicVar
    }
};

int main() {
    DerivedClass dc;
    dc.print(); // 输出 10
    // std::cout << dc.publicVar << std::endl; // 错误：publicVar 在 DerivedClass 中是私有的

    DerivedStruct ds;
    ds.print(); // 输出 20
    std::cout << ds.publicVar << std::endl; // 正确：publicVar 在 DerivedStruct 中是公有的

    return 0;
}

可以看到，DerivedClass继承BaseClass后，publicVar变成了私有成员，只能在DerivedClass内部访问。而DerivedStruct继承BaseStruct后，publicVar仍然是公有成员，可以在外部直接访问。

这个默认继承方式的差异，实际上反映了类和结构体在设计上的不同侧重点。类更倾向于封装和隐藏实现细节，而结构体更倾向于表示简单的数据结构。

类和结构体在内存布局上有什么区别？

理论上，类和结构体在内存布局上没有本质区别。它们的成员按照声明的顺序依次排列在内存中，受到编译器对齐规则的影响。但是，在某些特殊情况下，比如涉及虚函数或多重继承时，类的内存布局会更加复杂。

有道小P

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考虑以下代码：

#include <iostream>

struct SimpleStruct {
    int a;
    char b;
    double c;
};

class SimpleClass {
public:
    int a;
    char b;
    double c;
};

struct VirtualStruct {
    virtual void foo() {}
    int a;
};

class VirtualClass {
public:
    virtual void foo() {}
    int a;
};

int main() {
    std::cout << "sizeof(SimpleStruct): " << sizeof(SimpleStruct) << std::endl; // 输出可能是 16 或 24，取决于编译器对齐规则
    std::cout << "sizeof(SimpleClass): " << sizeof(SimpleClass) << std::endl; // 输出可能是 16 或 24，取决于编译器对齐规则
    std::cout << "sizeof(VirtualStruct): " << sizeof(VirtualStruct) << std::endl; // 输出可能是 8 或 16，取决于编译器和指针大小
    std::cout << "sizeof(VirtualClass): " << sizeof(VirtualClass) << std::endl; // 输出可能是 8 或 16，取决于编译器和指针大小
    return 0;
}

SimpleStruct和SimpleClass的内存布局基本相同，都受到编译器对齐规则的影响。而VirtualStruct和VirtualClass由于包含虚函数，会引入虚函数表指针（vptr），导致它们的大小增加。这个vptr通常放在对象的起始位置。

需要注意的是，编译器可能会对结构体或类的成员进行重新排序，以优化内存布局，减少内存碎片。可以使用#pragma pack指令来控制编译器的对齐行为，但这可能会影响程序的性能。

如何选择使用类还是结构体？

选择使用类还是结构体，实际上是一个代码风格和设计决策问题。

• 结构体： 通常用于表示简单的数据结构，比如表示一个点、一个矩形等。结构体的成员通常是公有的，可以直接访问。结构体倾向于暴露数据，而不是隐藏实现细节。

• 类： 通常用于表示更复杂的对象，包含数据和行为。类的成员通常是私有的，需要通过公有的方法来访问。类倾向于封装和隐藏实现细节，提供更好的抽象和控制。

一般来说，如果需要封装数据和行为，并提供抽象接口，那么应该选择类。如果只是简单地将数据组织在一起，那么可以选择结构体。

此外，还可以考虑以下因素：

• 代码可读性： 使用结构体可以更清晰地表达数据结构的意图，而使用类可以更清晰地表达对象的行为和状态。
• 代码维护性： 类提供的封装和抽象可以更好地应对代码的修改和扩展。
• 团队规范： 遵循团队的代码规范，保持代码风格的一致性。

实际上，在C++中，类和结构体并没有绝对的界限。它们都可以实现相同的功能，只是在设计意图和使用场景上有所侧重。最终的选择取决于具体的应用场景和个人的编程风格。

以上就是C++中类与结构体有什么区别 深入探讨访问控制与内存布局差异的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！