一文讲明白C++中的结构体Struct和类Class的区别以及使用场景

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一文讲明白C++中的结构体Struct和类Class的区别以及使用场景
- 一、C++中的结构体Struct
- 二、C++中的类Class
- 三、结构体Struct和类Class之间的区别以及各自使用场景

一、C++中的结构体Struct

在C++中，结构体（struct）是一种用于组合不同类型的数据成员的用户自定义数据类型。结构体允许你在一个单一的实体中存储多个不同类型的数据，并且可以根据需要自定义数据成员的布局和访问权限。下面是关于C++中结构体的详细解释：

1、声明结构体
你可以使用struct关键字来声明一个结构体。结构体的声明通常放在头文件或者全局命名空间中，以便在多个地方都可以使用。

struct Person {
    std::string name;
    int age;
    double height;
};

2、结构体成员
在结构体中，你可以定义多种不同类型的成员变量，这些变量称为数据成员。成员可以是基本数据类型、自定义的结构体、指针、数组等。

struct Rectangle {
    double width;
    double height;
};

struct Student {
    std::string name;
    int age;
    double grades[5];
    Rectangle favoriteRectangle;
};

3、结构体实例化
你可以像创建基本类型变量一样创建结构体变量。结构体的数据成员可以通过.运算符访问。

Person person1;
person1.name = "Alice";
person1.age = 25;
person1.height = 1.75;

4、默认访问权限
在结构体中，数据成员的默认访问权限是public，这意味着它们可以在结构体外部直接访问。

struct Point {
    double x;
    double y;
};

int main() {
    Point p;
    p.x = 10.0;
    p.y = 5.0;
    return 0;
}

5、成员函数
结构体也可以拥有成员函数，但它们的使用通常是限于简单的操作，而不是丰富的行为。成员函数在结构体内部声明和定义，可以访问结构体的数据成员。

struct Circle {
    double radius;

    double calculateArea() {
        return 3.14 * radius * radius;
    }
};

int main() {
    Circle c;
    c.radius = 5.0;
    double area = c.calculateArea();
    return 0;
}

6、访问控制
C++11引入了结构体成员的访问控制修饰符（public、private、protected），允许你控制成员的访问权限。默认情况下，C++中的结构体成员是public的，但你也可以显式地指定不同的访问权限。

struct Example {
    int publicMember;    // 默认是public
private:
    int privateMember;
public:
    void setPrivateMember(int value) {
        privateMember = value;
    }
    int getPrivateMember() {
        return privateMember;
    }
};

总之，C++中的结构体是一种方便的数据组织方式，允许你将不同类型的数据组合在一起。虽然结构体的默认访问权限是public，但你也可以使用访问控制修饰符来更好地控制结构体成员的可见性。对于简单的数据封装和轻量级的数据结构，结构体是一个很好的选择。

二、C++中的类Class

在C++中，类（class）是一种重要的概念，用于创建用户定义的数据类型，可以包含数据成员和成员函数，以实现数据的封装和操作。类是面向对象编程的核心，允许将数据和操作封装在一起，以创建更加模块化和可维护的代码。下面是关于C++中类的详细解释：

1、类的声明和定义
类的声明通常在头文件（.h 或 .hpp）中，而类的成员函数的定义则在源文件（.cpp）中。这种分离使得代码的组织更加清晰。

// Person.h
class Person {
private:
    std::string name;
    int age;

public:
    Person(const std::string &n, int a);
    void displayInfo();
};

// Person.cpp
#include "Person.h"

Person::Person(const std::string &n, int a) : name(n), age(a) {}

void Person::displayInfo() {
    std::cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << std::endl;
}

2、构造函数和析构函数
类可以有构造函数用于初始化对象，以及析构函数用于在对象被销毁时进行清理工作。构造函数的名称与类名相同，没有返回值，可以有参数；析构函数的名称也与类名相同，前面加上一个波浪号（~）。

class Student {
private:
    std::string name;

public:
    Student(const std::string &n);
    ~Student();
};

3、成员函数
类可以拥有成员函数，这些函数用于操作和处理类的数据成员。成员函数可以在类的内部声明和定义，或者在类外部定义。

class Circle {
private:
    double radius;

public:
    Circle(double r);
    double calculateArea();
};

double Circle::calculateArea() {
    return 3.14 * radius * radius;
}

4、成员访问控制
类的成员可以通过访问控制符（public、private、protected）来控制其可见性和访问权限。默认情况下，类的成员的访问权限是private。

class Example {
private:
    int privateMember;
public:
    int publicMember;
protected:
    int protectedMember;
};

5、对象实例化
通过类的构造函数，可以创建类的对象实例。

Person person1("Alice", 25);
Circle circle1(5.0);

6、继承和多态
C++中的类支持继承和多态等面向对象的概念，允许你通过基类创建派生类，实现代码的扩展和重用。

class Shape {
public:
    virtual double calculateArea();
};

class Rectangle : public Shape {
private:
    double width;
    double height;

public:
    Rectangle(double w, double h);
    double calculateArea() override;
};

7、访问成员
类的成员可以通过对象的成员访问运算符（.）来访问。

Person person1("Alice", 25);
person1.displayInfo();

总结：C++中的类是面向对象编程的基础，它允许将数据和操作封装在一起，以实现模块化和可维护的代码。类可以包含构造函数、析构函数、成员函数、数据成员等。通过继承和多态等特性，类可以实现代码的扩展和重用。类的访问控制使得你可以控制成员的可见性，从而提高了代码的安全性和封装性。在实际开发中，类是一个非常有用的工具，用于组织复杂的数据和行为。

三、结构体Struct和类Class之间的区别以及各自使用场景

C++中的结构体（struct）和类（class）有一些相似之处，但也存在一些关键的区别。以下是结构体和类之间的主要区别：

1、默认访问权限：

结构体的成员默认访问权限是公共的（public），这意味着结构体的成员在外部可以直接访问。
类的成员默认访问权限是私有的（private），这意味着类的成员在外部不能直接访问，需要通过公共的成员函数来访问。

2、成员函数：

类可以包含成员函数，这些函数可以操作类的私有成员，并且可以实现类的行为和功能。
结构体也可以有成员函数，但是它们的主要目的是为了实现一些操作，而不是定义类似于类的行为。

3、继承：

类可以通过继承实现子类与父类之间的关系，可以使用公共、保护或私有继承来控制成员的访问权限。
结构体也可以继承，但由于其成员默认是公共的，继承可能导致访问权限问题。

4、构造函数和析构函数：

类可以拥有构造函数和析构函数，用于对象的初始化和清理。
结构体也可以有构造函数和析构函数，但是它们的使用场景通常是比较简单的数据封装。

5、默认成员访问标签（Access Labels）：

在类中，可以使用访问标签（public、private、protected）来指定成员的访问权限。
在结构体中，无法使用访问标签来指定成员的访问权限，所有成员都默认是公共的。

6、使用场景：

结构体的使用场景：
- 用于存储一组相关的数据，但没有复杂的操作和逻辑。
- 当数据的封装比行为更重要时，例如在处理图形、坐标、日期等数据时。
- 当你需要将数据序列化/反序列化为二进制或其他格式时。
- 作为轻量级的数据容器，适用于性能要求较高的情况。
类的使用场景：
- 当你需要封装数据并附加操作和行为时，类更适合，因为它允许你将数据和操作封装在一起。
- 在面向对象编程中，用于建模现实世界的对象，例如人、车辆、银行账户等。
- 当你需要使用继承和多态来实现代码的扩展和重用。
- 为了实现更复杂的数据结构，如链表、树、图等。
总结：
虽然结构体和类在某些方面很相似，但它们的默认行为、访问权限、使用场景以及是否支持面向对象编程的特性（如继承、多态等）都有明显的差异。在选择使用结构体还是类时，需要考虑你的代码的需求和设计目标。

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