C++的struct与class怎么用

在C++编程中，struct和class是两种非常重要的数据结构定义方式。它们都可以用来定义复杂的数据类型，封装数据和行为。尽管它们在很多方面非常相似，但在使用上还是有一些细微的差别。本文将详细介绍struct和class的用法，并探讨它们之间的区别。

1. struct与class的基本概念

1.1 struct

struct（结构体）是C语言中引入的一种数据结构，用于将不同类型的数据组合在一起。在C++中，struct不仅保留了C语言中的功能，还进行了扩展，使其可以包含成员函数、访问控制等特性。

struct Point {
    int x;
    int y;

    void print() {
        std::cout << "(" << x << ", " << y << ")" << std::endl;
    }
};

在上面的例子中，Point结构体包含了两个整型成员变量x和y，以及一个成员函数print()。

1.2 class

class（类）是C++中引入的一种更强大的数据结构，用于封装数据和行为。与struct类似，class也可以包含成员变量和成员函数，但它还支持访问控制（如public、private、protected）等特性。

class Point {
private:
    int x;
    int y;

public:
    Point(int x, int y) : x(x), y(y) {}

    void print() {
        std::cout << "(" << x << ", " << y << ")" << std::endl;
    }
};

在这个例子中，Point类包含了两个私有成员变量x和y，以及一个公有构造函数和成员函数print()。

2. struct与class的区别

尽管struct和class在功能上非常相似，但它们之间还是有一些关键的区别。

2.1 默认访问控制

struct和class在默认访问控制上有明显的区别：

• 在struct中，默认的访问控制是public。
• 在class中，默认的访问控制是private。

这意味着，如果你在struct中定义了一个成员变量或函数，默认情况下它是公有的；而在class中，默认情况下它是私有的。

struct Point {
    int x;  // 默认是public
    int y;  // 默认是public
};

class Point {
    int x;  // 默认是private
    int y;  // 默认是private
};

2.2 继承的默认访问控制

在C++中，struct和class在继承时的默认访问控制也有所不同：

• 使用struct继承时，默认的继承方式是public。
• 使用class继承时，默认的继承方式是private。

struct Base {
    int x;
};

struct Derived : Base {  // 默认是public继承
    int y;
};

class Base {
    int x;
};

class Derived : Base {  // 默认是private继承
    int y;
};

2.3 使用场景

由于struct和class在默认访问控制上的差异，它们通常用于不同的场景：

• struct通常用于表示简单的数据结构，尤其是当数据成员需要直接访问时。
• class通常用于表示更复杂的对象，尤其是当需要封装数据和行为时。

3. struct与class的用法

3.1 定义结构体和类

定义struct和class的语法非常相似。以下是一个简单的例子：

// 使用struct定义
struct Point {
    int x;
    int y;

    void print() {
        std::cout << "(" << x << ", " << y << ")" << std::endl;
    }
};

// 使用class定义
class Point {
private:
    int x;
    int y;

public:
    Point(int x, int y) : x(x), y(y) {}

    void print() {
        std::cout << "(" << x << ", " << y << ")" << std::endl;
    }
};

3.2 访问控制

在class中，可以使用public、private和protected关键字来控制成员的访问权限。

• public：成员可以在类的外部访问。
• private：成员只能在类的内部访问。
• protected：成员可以在类的内部和派生类中访问。

class Point {
private:
    int x;
    int y;

public:
    Point(int x, int y) : x(x), y(y) {}

    void print() {
        std::cout << "(" << x << ", " << y << ")" << std::endl;
    }

    int getX() const { return x; }
    int getY() const { return y; }
};

在这个例子中，x和y是私有成员，只能在Point类的内部访问。print()、getX()和getY()是公有成员，可以在类的外部访问。

3.3 构造函数和析构函数

struct和class都可以定义构造函数和析构函数。构造函数用于初始化对象，析构函数用于释放资源。

class Point {
private:
    int x;
    int y;

public:
    Point(int x, int y) : x(x), y(y) {
        std::cout << "Point created: (" << x << ", " << y << ")" << std::endl;
    }

    ~Point() {
        std::cout << "Point destroyed: (" << x << ", " << y << ")" << std::endl;
    }

    void print() {
        std::cout << "(" << x << ", " << y << ")" << std::endl;
    }
};

在这个例子中，Point类定义了一个构造函数和一个析构函数。构造函数在对象创建时被调用，析构函数在对象销毁时被调用。

3.4 成员函数

struct和class都可以定义成员函数。成员函数可以访问类的成员变量，并且可以在类的内部和外部调用。

class Point {
private:
    int x;
    int y;

public:
    Point(int x, int y) : x(x), y(y) {}

    void print() {
        std::cout << "(" << x << ", " << y << ")" << std::endl;
    }

    void setX(int x) { this->x = x; }
    void setY(int y) { this->y = y; }

    int getX() const { return x; }
    int getY() const { return y; }
};

在这个例子中，Point类定义了多个成员函数，包括print()、setX()、setY()、getX()和getY()。

3.5 静态成员

struct和class都可以定义静态成员。静态成员属于类本身，而不是类的实例。静态成员变量在类的所有实例之间共享，静态成员函数可以直接通过类名调用。

class Point {
private:
    int x;
    int y;
    static int count;

public:
    Point(int x, int y) : x(x), y(y) {
        count++;
    }

    ~Point() {
        count--;
    }

    static int getCount() {
        return count;
    }
};

int Point::count = 0;

在这个例子中，Point类定义了一个静态成员变量count和一个静态成员函数getCount()。count用于记录当前存在的Point对象的数量。

3.6 友元函数和友元类

class可以定义友元函数和友元类。友元函数和友元类可以访问类的私有成员。

class Point {
private:
    int x;
    int y;

    friend void printPoint(const Point& p);

public:
    Point(int x, int y) : x(x), y(y) {}
};

void printPoint(const Point& p) {
    std::cout << "(" << p.x << ", " << p.y << ")" << std::endl;
}

在这个例子中，printPoint()函数是Point类的友元函数，可以访问Point类的私有成员x和y。

4. 总结

struct和class是C++中两种非常重要的数据结构定义方式。它们在功能上非常相似，但在默认访问控制和继承方式上有一些区别。struct通常用于表示简单的数据结构，而class通常用于表示更复杂的对象。在实际编程中，可以根据具体需求选择使用struct或class。

通过本文的介绍，相信你已经对struct和class的用法有了更深入的了解。在实际编程中，灵活运用这两种数据结构，可以帮助你编写出更加高效、易维护的代码。