class 和 struct

结构体与类的继承及操作符重载
本文探讨了结构体是否可以被类继承、结构体变量中包含字符串时的赋值行为、C语言与C++中结构体使用的区别以及如何在C++中重载操作符。通过具体的代码示例,展示了类从结构体派生的过程以及操作符重载的具体实现。

这篇文章解决以下几个问题:

1.结构体可以被类继承吗

2.结构体变量中含有字符串,可以直接赋值吗

3.C语言中的结构体使用与C++中的使用有不同的地方吗

4.如何重载操作符


代码:(vc6.0 win32 console application)


#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <memory.h>


typedef struct _CA
{
int a;
float b;
char sc[100];

}CA,*PCA;


class CB:public CA
{
public:
CB();
CB(CA &ca);
~CB();

operator PCA( ) const;
void operator =( const CA& ca );

int d;
float e;
char scc[100];
};


CB::CB()
{
}




CB::CB(CA &ca)
{
*(PCA)this = ca;
}


CB::~CB()
{


}


CB::operator PCA( ) const
{
return (PCA)this;


}
void CB::operator =( const CA& ca )
{
//注意此处this指针不能用static_cast转化
*(PCA)this = ca;
}


void func(PCA pca)
{
printf("%s\n",pca->sc);
}




int main(int argc, char* argv[])
{

     //演示_CA和CA是一样的
_CA ca1={1,2.0,"what"};
CA ca2={3,4.0,"isyourname"};


      //演示含有字符串的结构体赋值
CA ca3=ca2;
printf("%s\n",ca3.sc);

//演示上一次赋值后,对下一次赋值有没有副作用
ca3=ca1;
printf("%s\n",ca3.sc);

//演示'='操作符的使用  也可以看出类可以从结构体上派生
  CB cb1 = ca1;
  printf("%s\n",cb1.sc);
 

CB cb2(ca2);
printf("%s\n",cb2.sc);
 

        //演示重载操作符PCA,即函数中类实例如何直接转化成所需要类型的指针
  func(cb2);


getchar();
return 0;
}



<think>首先,用户的问题是:“我想理解classstruct在内存中的分布情况请问classstruct的内存布局以及区别”。我需要基于系统级指令来回答。系统级指令: -所有行内数学表达式必须使用$...$格式。 -独立公式必须使用$$...$$格式并单独成段。- LaTeX语法正确。-使用中文回答。-生成相关问题。 -回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识。-回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,尽量保证回答真实可靠。 参考站内引用:用户提供了一个引用,关于structclass在C++中的区别,主要是在默认访问权限上。引用说:“在C++中,structclass的主要区别在于其默认的访问权限,而在其他方面(如继承)二者完全等效。这意味着 struct可以继承其他的structclass,并支持单继承、多继承等功能。[^1]” 用户的问题是关于内存布局的,所以我需要专注于内存分布,而不是访问权限。内存布局方面,structclass在C++中本质上是相同的,因为它们都是用户定义的类型,内存布局取决于成员变量、继承、虚函数等。 关键点:-在C++中,structclass在内存布局上没有区别;区别仅在于默认访问控制(struct默认public,class默认private)。 -内存布局由成员变量的顺序、对齐、继承关系、虚函数表等决定。 -我需要解释内存布局的基本概念,比如成员变量在内存中如何排列,对齐规则,继承时的内存布局(如基类派生类),以及如果有虚函数时的vptrvtable。回答结构:1.**引入主题**:简要解释structclass在C++中的基本区别,但强调内存布局相同。2.**内存布局基础**:描述成员变量在内存中的排列顺序,包括对齐填充。 3. **继承的影响**:解释单继承多继承时的内存布局。 4. **虚函数的影响**:讨论虚函数表(vtable)虚指针(vptr)如何影响内存布局。 5. **总结区别**:重申structclass在内存布局上没有区别。6.**生成相关问题**:在末尾添加相关问题。 数学表达式:由于用户的问题是关于编程的,可能没有太多数学表达式。但如果有涉及计算或公式,如内存对齐的计算,我可以使用行内数学表达式。例如,对齐计算:$align= \max(\text{size ofmember},\text{alignment requirement})$。引用:用户提供了引用[^1],我应该自然地融入回答中。引用是关于默认访问权限的,但我可以在讨论区别时提到它。完整回答步骤: 1. **开头**:直接回应用户的问题,解释structclass在内存布局上的相似性。2.**详细解释内存布局**:-成员变量的顺序:在内存中,成员变量按照声明的顺序排列。-内存对齐:编译器可能会添加填充字节以满足对齐要求,以提高访问效率。-示例:使用一个简单的structclass展示内存布局。-继承:单继承时,派生类对象包含基类子对象;多继承时,可能有多个基类子对象,顺序取决于声明。-虚函数:如果有虚函数,对象中会有一个隐藏的虚指针(vptr),指向虚函数表(vtable),vtable包含函数指针。3.**对比structclass**:强调在内存布局上,structclass完全相同;区别仅在于默认访问权限。4.**总结**:简要总结关键点。5.**相关问题**:生成3-4个相关问题。 相关问题示例: 1.如何优化C++对象的内存布局? 2.虚函数表在内存中是如何实现的? 3.在C++中,structclass在性能上有什么区别? 4.内存对齐如何影响程序性能? 确保回答真实可靠:基于C++标准知识,避免猜测。最终回答用中文。</think>### classstruct的内存布局及区别 在C++中,`class``struct`在内存布局上本质相同,因为二者都是用户定义的类型(UDT),其内存分布由成员变量、继承关系虚函数等因素决定。主要区别仅在于默认访问权限:`struct`默认成员为`public`,而`class`默认成员为`private`。在内存层面,编译器处理方式完全一致,包括对象大小、对齐规则布局优化[^1]。下面我将逐步解释内存布局的关键方面。 #### 1. **基本内存布局** - **成员变量顺序**:对象在内存中的布局从首地址开始,成员变量按照声明顺序依次排列。例如: ```cpp struct MyStruct { int a; // 偏移量0 char b; // 偏移量4 (假设int占4字节) double c; // 偏移量8 (对齐后) }; ``` 等价于: ```cpp class MyClass { public: // 注意:class默认private,需显式声明public int a; char b; double c; }; ``` 内存布局相同:总大小可能为16字节(考虑对齐填充)。 - **内存对齐**:编译器添加填充字节(padding)以满足成员的对齐要求,提升访问效率。对齐规则基于成员大小平台(通常对齐到其大小的倍数)。例如: - `int`对齐到4字节,`double`对齐到8字节。 - 计算总大小时需考虑最大成员的对齐要求:$ \text{对象大小} = \sum (\text{成员大小} + \text{填充字节}) $。 - 在32位系统中,`MyStruct`或`MyClass`对象可能布局为:`[a(4字节)] [b(1字节)] [padding(3字节)] [c(8字节)]`。 #### 2. **继承对内存布局的影响** - **单继承**:派生类对象包含基类子对象(base class subobject),基类成员优先排列。 ```cpp struct Base { int x; }; struct Derived : Base { int y; }; // 等价于class继承 ``` 内存布局:`[Base::x] [Derived::y]`,总大小8字节(无填充时)。 - **多继承**:派生类对象包含多个基类子对象,按声明顺序排列。 ```cpp struct Base1 { int a; }; struct Base2 { double b; }; struct Derived : Base1, Base2 { char c; }; ``` 内存布局:`[Base1::a] [Base2::b] [Derived::c] [padding(7字节)]`(假设对齐后总大小24字节)。 在继承中,`struct``class`行为完全等效,包括虚继承(使用`virtual`关键字解决菱形继承问题)[^1]。 #### 3. **虚函数对内存布局的影响** 如果类包含虚函数(无论`struct`或`class`),编译器会添加一个隐藏的虚指针(vptr),指向虚函数表(vtable)。 - **vptrvtable**: - vptr通常位于对象起始位置(偏移量0)。 - vtable是一个函数指针数组,存储虚函数地址。 - 例如: ```cpp struct MyVStruct { virtual void foo() {} // 添加vptr int data; }; ``` 内存布局:`[vptr(8字节)] [data(4字节)] [padding(4字节)]`(64位系统,vptr通常占8字节)。 - **开销**:虚函数会增加对象大小(vptr大小)间接访问成本,但`struct``class`无区别。 #### 4. **structclass的关键区别总结** - **内存布局**:完全相同。编译器不区分二者,布局仅取决于成员声明顺序、对齐规则、继承虚函数。 - **唯一差异**:默认访问权限。 - `struct`:默认`public`成员继承。 - `class`:默认`private`成员继承。 - 例如,`struct S : B { ... }` 默认`public`继承,而`class C : B { ... }` 默认`private`继承[^1]。 - **性能影响**:无区别。内存占用访问速度由数据成员编译器优化决定,而非关键字选择。 #### 注意事项 - **对齐控制**:可使用`alignas`指定对齐,或`#pragma pack`减少填充。 - **实际验证**:建议用`sizeof``offsetof`宏检查对象大小成员偏移,例如: ```cpp #include <iostream> #include <cstddef> int main() { std::cout << "Size: " << sizeof(MyStruct) << "\n"; // 输出大小 std::cout << "Offset of c: " << offsetof(MyStruct, c) << "\n"; // 输出偏移 } ``` - **跨平台差异**:对齐规则因编译器架构而异(如x86 vs ARM),但`struct`/`class`行为一致。 总之,在内存分布上,`class``struct`在C++中完全等效,区别仅限于语法层面的默认访问控制[^1]。
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