C++ 中类(class)和结构体(struct)的区别

目录

• 1. 类与结构体的核心区别
• 1.1 语法上的区别
• 1.2 使用场景的区别
• 1.3 概念上的区别
• 2. 为什么要从结构体扩展到类？
• 3. 类和结构体的关系
• 如何搭配使用？
• 4. 代码案例：类与结构体的结合使用
• 4.1 一个简单的案例：矩形面积计算
• 输出结果：
• 4.2 扩展案例：支持圆形和矩形的面积计算
• 输出结果：
• 5. 类与结构体结合使用的总结
• 5.1 类和结构体的分工：
• 5.2 使用建议：
• 5.3 结构体和类的关系：

在 C++ 中，类（class）和结构体（struct）经常被用来定义复杂的数据结构，但两者之间既有区别又能很好地结合使用。本文将深入讲解它们的区别、关系，并通过丰富的代码案例说明如何灵活运用它们。

1. 类与结构体的核心区别

1.1 语法上的区别

• 默认访问权限：
  • 结构体（struct）： 默认访问权限是 public。
  • 类（class）： 默认访问权限是 private。
• 这是两者在语法上的唯一区别，但在功能上它们可以互相替代。

1.2 使用场景的区别

• 结构体：更适合存储简单的数据，没有复杂行为逻辑。
• 类：不仅可以存储数据，还可以定义操作行为，并支持面向对象特性，如封装、继承、多态等。

1.3 概念上的区别

• 结构体： 偏向于“数据的集合”，是一种轻量级的数据封装工具。
• 类： 偏向于“数据与行为的结合体”，是面向对象编程（OOP）的核心。

2. 为什么要从结构体扩展到类？

在 C 中，结构体只能存储数据，无法定义与数据相关的操作。这种方式虽然简单，但对于复杂的系统，数据和操作的分离使得代码难以维护。

C++ 引入了类（class），在继承结构体优点的基础上，增加了以下功能：

• 支持将“数据”和“操作”封装在一起。
• 提供访问控制（public、private、protected）。
• 支持继承和多态，实现代码复用和扩展。

3. 类和结构体的关系

在 C++ 中，类和结构体可以看作是同源不同职：

• 同源： 类和结构体在语法和功能上几乎完全一致，都可以包含数据成员和成员函数。
• 不同职： 结构体主要用于简单数据封装，类则更偏向于复杂逻辑实现。

如何搭配使用？

• 结构体负责存储数据。
• 类负责封装行为和操作逻辑。
• 两者结合可以实现高效的代码组织方式。

4. 代码案例：类与结构体的结合使用

4.1 一个简单的案例：矩形面积计算

我们通过一个例子来说明如何将结构体和类结合使用。

#include <IOStream>
using namespace std;

// 定义一个结构体，用来存储矩形的宽和高
struct Dimensions {
    double width;
    double height;
};

// 定义一个类，用来操作矩形
class Rectangle {
private:
    Dimensions dims;  // 使用结构体存储矩形的基本信息

public:
    // 构造函数，初始化矩形
    Rectangle(double width, double height) {
        dims.width = width;
        dims.height = height;
    }

    // 设置矩形的宽度和高度
    void setDimensions(double width, double height) {
        dims.width = width;
        dims.height = height;
    }

    // 计算矩形的面积
    double calculateArea() const {
        return dims.width * dims.height;
    }

    // 显示矩形的信息
    void display() const {
        cout << "Width: " << dims.width 
             << ", Height: " << dims.height 
             << ", Area: " << calculateArea() 
             << endl;
  imyVxRMOSO  }
};

int main() {
    // 创建一个矩形对象
    Rectangle rect(5.0, 10.0);

    // 显示矩形信息
    rect.display();

    // 修改矩形的尺寸
    rect.setDimension编程s(8.0, 12.0);

    // 再次显示矩形信息
    rect.display();

    return 0;
}

输出结果：

Width: 5, Height: 10, Area: 50

Width: 8, Height: 12, Area: 96

分析：

• 结构体编程 Dimensions： 负责存储矩形的宽度和高度。
• 类 Rectangle： 负责操作矩形，比如设置尺寸和计算面积。

4.2 扩展案例：支持圆形和矩形的面积计算

进一步扩展，假设我们需要支持矩形和圆形的面积计算，可以通过继承和多态来实现。

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

// 定义一个结构体，用来存储形状的基本属性
struct ShapeDimensions {
    double width;   // 对于矩形表示宽度
    double height;  // 对于矩形表示高度
    double radius;  // 对于圆形表示半径
};

// 定义一个基类，表示通用形状
class Shape {
protected:
    ShapeDimensions dims;

public:
    virtual double calculateArea() conwww.devze.comst = 0;  // 纯虚函数，子类必须实现
    virtual void display() const = 0;          // 纯虚函数，用于显示信息
};

// 定义矩形类，继承 Shape
class Rectangle : public Shape {
public:
    Rectangle(double width, double height) {
        dims.width = width;
        dims.height = height;
    }

    double calculateArea() const override {
        return dims.width * dims.height;
    }

    void display() const override {
        cout << "Rectangle: Width = " << dims.width 
             << ", Height = " << dims.height 
             << ", Area = " << calculateArea() 
             << endl;
    }
};

// 定义圆形类，继承 Shape
class Circle : public Shape {
public:
    Circle(doublejs radius) {
        dims.radius = radius;
    }

    double calculateArea() const override {
        return M_PI * dims.radius * dims.radius;
    }

    void display() const override {
        cout << "Circle: Radius = " << dims.radius 
             << ", Area = " << calculateArea() 
             << endl;
    }
};

int main() {
    // 创建矩形和圆形对象
    Rectangle rect(5.0, 10.0);
    Circle circle(7.0);

    // 显示它们的面积
    rect.display();
    circle.display();

    return 0;
}

输出结果：

Rectangle: Width = 5, Height = 10, Area = 50

Circle: Radius = 7, Area = 153.938

分析：

• 结构体 ShapeDimensions： 存储矩形的宽高和圆形的半径。
• 基类 Shape： 定义通用接口（如 calculateArea 和 display）。
• 派生类 Rectangle 和 Circle： 实现特定形状的逻辑。

5. 类与结构体结合使用的总结

5.1 类和结构体的分工：

• 结构体（struct）：用于存储数据，结构简单，效率高。适合作为类的内部成员，用于表示数据。
• 类（class）：用于封装逻辑，提供操作和行为接口。适合作为更高级的抽象工具。

5.2 使用建议：

• 如果只是需要存储数据而没有逻辑，用结构体。
• 如果需要对数据进行操作或扩展功能，用类。
• 在复杂系统中，结构体和类结合使用可以提高代码的清晰度和可维护性。

5.3 结构体和类的关系：

它们可以看作是工具箱中的不同工具：

• 结构体是“材料”，用于存放原始数据。
• 类是“机器”，用于处理这些数据。

通过类与结构体的结合，我们可以在代码中清晰地分离数据和逻辑，既保持程序的简洁性，又能灵活扩展功能。

到此这篇关于C++ 中类(class)和结构体(struct)的区别的文章就介绍到这了,更多相关C++  类和结构体内容请搜索编程客栈(www.devze.com)以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程客栈(www.devze.com)！