C++ 中结构体与类的深度解析：从默认权限到内存布局

2026-02-12 09:20:37 0条评论 4次阅读 0人点赞

你是否曾在编写 C++ 代码时犹豫过：这里应该用 INLINECODE4cc4e8c6 还是用 INLINECODE9429354d？很多初学者，甚至是有经验的开发人员，往往认为这只是习惯问题，或者认为“类”是面向对象的正统，而“结构体”是 C 语言遗留的过时产物。

事实并非如此。在这篇文章中，我们将深入探讨 C++ 中 INLINECODE2060f363 和 INLINECODE2b961f61 的真正区别。你会发现，它们在功能上几乎完全相同，但在设计哲学和默认行为上有着微妙的差异。理解这些细节，不仅能帮你写出更健壮的代码，还能让你在阅读复杂的 C++ 库（特别是模板元编程相关的代码）时更加游刃有余。

我们将通过实际的代码示例，剖析它们的默认访问权限、继承方式、模板参数使用场景以及最佳实践。让我们开始吧！

核心区别：默认访问权限

首先，我们要明确最根本的一点：在 C++ 中，INLINECODE41151432 和 INLINECODE58069fa0 之间唯一的语法区别在于默认的访问权限和默认的继承权限。除此之外，它们具备完全相同的能力（都可以拥有方法、构造函数、虚函数等）。

#### 1. 成员变量的默认权限

Class：如果我们在定义 INLINECODE70de567b 时没有指定 INLINECODE697e15d9、INLINECODE5d9b812d 或 INLINECODE74cb3c72 关键字，其成员默认是私有的。这意味着它们只能在类内部被访问。

n* Struct：相反，struct 的成员默认是公有的。这意味着它们可以被直接访问，就像在 C 语言中那样。

为了让你直观地感受到这一点，让我们来看两个对比鲜明的程序。

##### 场景 A：使用 Class 的私有成员（编译失败）

在下面的例子中，我们定义了一个 INLINECODEf1c2fc12。注意看，我们没有写 INLINECODE5e1c44ed，但编译器会默认认为 INLINECODEc73e7a84 是私有的。当我们试图在 INLINECODE27ab2749 函数中直接修改它时，编译器会报错。

#include 
using namespace std;

class TestClass {
    // 注意：这里没有显式声明访问修饰符。
    // 对于 class，默认是 private。
    int x; 
};

int main() {
    TestClass t;
    
    // 编译错误：因为 x 是私有的，外部无法访问
    // error: ‘int TestClass::x‘ is private
    t.x = 20; 
    
    return 0;
}

编译器报错信息解读：

当你尝试编译上述代码时，你会看到类似 INLINECODE34c22437 的信息。这是 C++ 的封装机制在起作用，它强制你不能从外部直接触碰 INLINECODE0dfdfc63 的内部数据，除非你显式地将其声明为 public。

##### 场景 B：使用 Struct 的公有成员（运行正常）

现在，让我们把关键字 INLINECODEad187e7e 换成 INLINECODEf610ded0，看看会发生什么。代码的其他部分完全不变。

#include 
using namespace std;

struct TestStruct {
    // 注意：这里同样没有显式声明访问修饰符。
    // 但对于 struct，默认是 public。
    int x; 
};

int main() {
    TestStruct t;
    
    // 一切正常！因为 x 默认是公有的，我们可以直接赋值
    t.x = 20;
    
    // 打印验证结果
    cout << "x 的值是: " << t.x << endl;
    
    return 0;
}

输出结果：

x 的值是: 20

看到了吗？仅仅因为把 INLINECODE096e1bc3 换成了 INLINECODE85f14709，变量 x 就变成了公开的，程序得以顺利运行。这就是两者最直观的区别。

进阶区别：默认继承权限

除了成员的访问权限，INLINECODE500f9bca 和 INLINECODEc60ad2d3 在继承时的默认行为也有所不同。这一点经常被忽视，但在设计类层次结构时非常重要。

Class 继承：当你写 class B : A 时，默认是私有继承。
Struct 继承：当你写 struct B : A 时，默认是公有继承。

让我们通过一个例子来理解“公有继承”和“私有继承”的区别。

#include 
using namespace std;

class BaseClass {
public:
    void show() {
        cout << "BaseClass 的方法被调用了" << endl;
    }
};

// 默认私有继承
class DerivedPrivate : BaseClass {
};

// 默认公有继承
struct DerivedPublic : BaseClass {
};

int main() {
    DerivedPrivate p_obj;
    DerivedPublic s_obj;

    // 情况 1：私有继承
    // p_obj.show(); // 取消注释这行会导致编译错误！
    // 错误原因：因为 DerivedPrivate 私有继承了 BaseClass，
    // BaseClass 的公有方法在 DerivedPrivate 中变成了私有方法，外部无法调用。

    // 情况 2：公有继承
    s_obj.show(); // 正常工作！
    // 因为 DerivedPublic 公有继承了 BaseClass，show() 依然对外可见。

    return 0;
}

实用建议： 在实际工程中，为了保证代码的清晰性和可维护性，强烈建议总是显式地写出 INLINECODEdcee13e2、INLINECODE64cc54ac 或 INLINECODE9e23fd00 关键字，不要依赖默认行为。这样无论你使用 INLINECODE0e5f8827 还是 class，代码的意图都是一目了然的。

深入探讨：它们在其他方面是一样的吗？

除了上述两个默认权限的区别外，C++ 标准赋予了 INLINECODE40b626ba 和 INLINECODE31f93377 完全相同的地位。这意味着结构体不仅仅是“数据的容器”。

#### 1. 结构体也能拥有方法

很多人误以为结构体只能存数据，不能写函数。这是错误的。让我们看看如何在 struct 中定义成员函数和构造函数。

#include 
#include 
using namespace std;

struct Point {
    double x, y;

    // 构造函数
    Point(double a = 0, double b = 0) : x(a), y(b) {
        cout << "点坐标已创建: (" << x << ", " << y << ")" << endl;
    }

    // 成员方法
    void print() const {
        cout << "X: " << x << ", Y: " << y << endl;
    }
};

int main() {
    Point p1(10.5, 20.5);
    p1.print();
    
    return 0;
}

在这个例子中，我们使用了 INLINECODE696a5e51，但它看起来和行为完全像一个类。我们可以初始化对象，可以调用方法。这展示了 C++ INLINECODE8be97026 的强大之处。

#### 2. 结构体支持多态和虚函数

如果你想实现运行时多态（例如，通过基类指针调用派生类的函数），你需要使用虚函数。INLINECODEa0a9ef62 完全支持这一点，因为它本质上就是一个默认公有成员的 INLINECODE8f141ee7。

#include 
using namespace std;

struct Base {
    virtual void show() { // 虚函数
        cout << "Base 类的 show 函数" << endl;
    }
};

struct Derived : Base {
    void show() override { // 重写
        cout << "Derived 类的 show 函数" <show(); // 多态调用：输出 "Derived 类的 show 函数"
    
    delete b;
    return 0;
}

这证明了 struct 完全具备面向对象编程的核心能力。

我们到底该用哪一个？（最佳实践）

既然功能几乎一样，选择标准是什么呢？这更多是一种设计哲学和代码规范的问题。以下是我们建议的最佳实践：

数据结构 vs. 对象

* 使用 struct：如果你定义的是一个“被动数据对象”。这通常意味着它只是一组数据的集合，没有太多的不变式或约束，数据成员可以直接访问。例如：坐标点、配置参数、网络数据包头等。

* 使用 class：如果你定义的是一个“主动对象”。这意味着它有封装的需求，内部数据受保护，操作数据的逻辑必须通过类提供的接口（公有方法）来进行。

模板参数中的玄机

在 C++ 的模板元编程中，有一个非常有趣的细节。看看标准库模板 INLINECODE123cd118 或 INLINECODE0a7ab104 的定义，你会发现它们的模板参数通常写成 INLINECODEea7da270，但实际上你也完全可以写成 INLINECODE9975b6c7。

但是，为了代码的语义化，我们约定俗成：

* template 表示 T 可以是任何类型。

* template 更加明确，表示 T 是一个类型名。

* 实际上，这里的 INLINECODEd94ec288 和 INLINECODEfbab320c 是等价的。但在非模板语境下，请遵循第 1 条建议。

一致性原则

在一个大型项目中，保持一致性至关重要。不要在一个模块中把 struct 当作类用（添加大量私有方法），而在另一个模块中只把它当作数据结构用。这会让阅读代码的人感到困惑。

性能考虑：内存布局

很多开发者关心一个问题：INLINECODEef23b930 和 INLINECODEdb425930 在内存中的布局是一样的吗？

答案是肯定的。

C++ 标准要求，只要成员的定义顺序相同，INLINECODEfcd3199e 和 INLINECODEf0a5c30f 在内存中的布局必须是完全一致的。这也正是 C++ 能够与 C 语言保持良好互操作性的原因之一。只要你的 INLINECODE5094bdb0 没有虚函数和虚继承，它的内存布局就和对应的 C 语言 INLINECODEb2fda974 一模一样，这意味着你可以安全地在 C++ 和 C 代码之间传递这些数据结构。

// 示例：内存布局一致性
struct DataS { int a; char b; };
class DataC { public: int a; char b; };

// sizeof(DataS) == sizeof(DataC) 通常为真（考虑对齐填充）

总结

让我们回顾一下今天的探索。我们发现 INLINECODE11d5ec5e 和 INLINECODE9effae4c 在 C++ 中就像是双胞胎，它们拥有相同的“基因”（能力），但性格和穿着（默认行为）不同。

记住核心区别：

1. 成员默认权限：INLINECODEdadab7b7 是 private，INLINECODE1dd17b3d 是 public。

2. 继承默认权限：INLINECODEafa04e80 是 private 继承，INLINECODE7d82f28a 是 public 继承。

记住使用原则：

* 需要封装、不变式保护时，用 class。

* 只是单纯打包数据、需要公开访问时，用 struct。

记住扩展能力：

struct 也是高级的公民，它可以有构造函数、析构函数、甚至虚函数。不要小看它。

希望这篇文章不仅能帮你通过考试，更能帮助你在实际架构设计中做出更明智的选择。下次当你打开编辑器时，不妨思考一下：我现在要构建的是“数据”还是“对象”？根据这个答案，你就知道该选谁了。

如果你想进一步了解 C 语言结构体和 C++ 结构体在底层细节上的差异（例如 C++ 支持成员列表初始化等新特性），我们建议你查阅相关的 C++ 进阶文档。编程是一场不断探索的旅程，保持好奇心，我们下次再见！

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