C++ 与复合数据类型：透过类理解结构体

news2024/10/7 12:22:50

文章目录

参考
描述
结构体
- - 概念
  - 结构体与类
  - 结构体还是类？
默认访问级别
- - struct 与其默认访问级别
  - class 与其默认访问级别

参考

项目	描述
搜索引擎	Bing、Google
AI 大模型	文心一言、通义千问、讯飞星火认知大模型、ChatGPT
C++ Primer Plus （第六版）中文版	史蒂芬·普拉达 / 张海龙，袁国忠译
精通C++（第九版）	ISBN：`9787302503163`
黑马程序员	C++
CPlusPlus	Reference

描述

项目	描述
操作系统	Windows 10 专业版
编辑器	VSCode
编译器	`g++.exe (x86_64-win32-seh-rev1, Built by MinGW-Builds project) 13.1.0`

结构体

概念

在C++中，结构体主要用于 将分属数种数据类型的数个变量组合成一个单独的数据类型，这使得我们可以更容易地组织和处理相关的数据。结构体的定义通常包括关键字 struct、结构体名称 以及 包含在花括号中的成员。

一个普通的结构体定义

struct MyStruct
{
    string name = "RedHeart";
    unsigned short age = 18;
    string nation = "China";
    string home = "BinaryMoon";
};

结构体与类

C++ 最初被设计为 C with classes，它是C语言的一个超集。由于C语言已支持结构体，C++便继承了这一特性。
为了确保与 C 的 兼容性，C++ 保持了 struct 的 语法和语义。但为了 利用面向对象的特性，C++ 扩展了 struct，使其与 C++ 中的类 近乎一模一样。

尽管 struct 和 class 在语法上 几乎相同，但程序员通常会按照一致的约定来使用它们，例如 使用 struct 来表示纯粹的存储结构（用于存放多种不同数据类型数据的结构），而 使用 class 来表示具有行为和属性的类。这种约定有助于代码的 可读性 和 维护性。

结构体还是类？

从语义层面出发，应该 使用 struct 来存放数据，使用 class 来定义类。但 C++ 为开发者提供了足够的灵活性，在特殊情况下我们可以依据特定的情况进行分析。

比如：

场景	描述
与 C 语言交互	如果你的 C++ 代码 `需要与 C 进行交互`，使用结构体可能会更方便一些。因为 C 语言中 `没有类的概念`，但是 `结构体在 C 与 C++ 中都是存在的`。
性能敏感	尽管 `在大多数情况下，结构体和类之间的性能差异可以忽略不计`，但在一些性能敏感非常严重的场景下，程序员可能更愿意选择 `更为简单和直接的数据结构 struct`，以确保编译器不会产生较多的额外开销。

默认访问级别

在 C++ 中，类与结构体在功能方面两者之间 存在的最大差异是两者所支持的默认访问级别。

修饰符 (Modifier)	访问级别 (Access Level)	类内部 (Inside Class)	子类 (In Subclass)	外部 (Outside Class)
`public`	公有	可访问	可访问	可访问
`protected`	受保护	可访问	可访问	不可访问
`private`	私有	可访问	不可访问	不可访问

struct 与其默认访问级别

对于 struct，默认的访问级别是 public。这意味着结构体的成员变量与成员函数默认属于 公共成员，可以从当前结构体的外部对其成员进行直接访问。对此，请参考如下示例：

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


int main () {
    struct MyStruct
    {
        string name = "RedHeart";
        int age = 18;
        string nation = "China";

        int sayHello() {
            cout << "Hello World" << endl;
            return 0;
        }
    };

    // 通过结构体创建结构体实例
    struct MyStruct myStruct;

    // 访问结构体中的成员并将其内容输出至终端
    cout << myStruct.name << endl;
    cout << myStruct.age << endl;
    cout << myStruct.nation << endl;
    myStruct.sayHello();

    // 通过执行 Windows 平台支持的命令 pause
    // 暂停程序的继续执行，使得我们能够观察到程序的输出结果。
    system("pause");
    return 0;
}

执行效果

在上述实例中，我们在创建结构体 MyStruct 的过程中并没有通过使用访问修饰符来设置成员的访问级别，但却能够在定义成员的结构外对其成员进行访问，故结构体默认支持的访问级别是 public。

RedHeart
18
China
Hello World
请按任意键继续. . .

class 与其默认访问级别

对于 class，默认的访问级别是 private。这意味着类的成员变量与成员函数默认属于 私有成员，仅能够在当前结构体内部对其成员进行访问。对此，请参考如下示例：

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


int main() {
    class BaseClass
    {
        string role = "BaseClass";
    };

    // DerivedClass 继承自 BaseClass
    // BaseClass 的成员对 DerivedClass 的访问级别是 public
    class DerivedClass : public BaseClass
    {
        // 尝试通过子类访问父类中的内容
        string snitch() {
            return role;
        }
    };

    system("pause");
    return 0;
}