C 和 C++ 是两种广泛使用的编程语言，它们之间有着密切的关系，但也有着显著的区别。特别是在数据结构方面，如结构体（struct），这两种语言提供了不同的特性和功能。本文将详细介绍 C 和 C++ 中结构体的主要区别，并通过具体的代码示例来帮助读者更好地理解这些差异。
C 和 C++ 结构体的基本概念
在 C 语言中，结构体是一种用户定义的数据类型，用于将不同类型的数据组合在一起。结构体中的每个成员都有自己的数据类型，并且可以通过结构体实例来访问这些成员。例如：
// C 语言中的结构体定义
struct Person {
char name[50];
int age;
float height;
};
// 创建结构体实例并访问成员
struct Person p1;
strcpy(p1.name, "Alice");
p1.age = 30;
p1.height = 5.8;
在 C++ 中，结构体不仅继承了 C 语言中结构体的所有特性，还增加了一些新的功能，使其更接近于类（class）。因此，C++ 中的结构体可以包含成员函数、静态成员、构造函数等。例如：
// C++ 语言中的结构体定义
struct Person {
char name[50];
int age;
float height;
// 成员函数
void display() {
cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << ", Height: " << height << endl;
}
// 构造函数
Person(const char* n, int a, float h) {
strcpy(name, n);
age = a;
height = h;
}
};
// 创建结构体实例并调用成员函数
Person p1("Alice", 30, 5.8);
p1.display();
成员函数
在 C 语言中，结构体只能包含数据成员，不能包含成员函数。如果需要对结构体成员进行操作，通常需要在外部定义函数。例如：
// C 语言中的结构体和外部函数
struct Person {
char name[50];
int age;
float height;
};
void display(struct Person p) {
printf("Name: %s, Age: %d, Height: %.2f\n", p.name, p.age, p.height);
}
int main() {
struct Person p1;
strcpy(p1.name, "Alice");
p1.age = 30;
p1.height = 5.8;
display(p1);
return 0;
}
而在 C++ 中，结构体可以包含成员函数，这些函数可以直接操作结构体的成员。例如：
// C++ 语言中的结构体和成员函数
struct Person {
char name[50];
int age;
float height;
void display() {
cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << ", Height: " << height << endl;
}
};
int main() {
Person p1;
strcpy(p1.name, "Alice");
p1.age = 30;
p1.height = 5.8;
p1.display();
return 0;
}
静态成员
在 C 语言中，结构体不能有静态成员。静态成员是在整个程序生命周期中都存在的变量，通常用于存储全局状态或计数器。例如：
// C 语言中的结构体尝试添加静态成员（会报错）
struct Record {
int id;
static int count; // 错误：C 语言不支持结构体中的静态成员
};
而在 C++ 中，结构体可以有静态成员。静态成员在整个程序中只有一个副本，所有结构体实例共享同一个静态成员。例如：
// C++ 语言中的结构体和静态成员
struct Record {
int id;
static int count;
Record() {
count++;
}
};
int Record::count = 0; // 初始化静态成员
int main() {
Record r1;
Record r2;
cout << "Total records: " << Record::count << endl;
// 输出：Total records: 2
return 0;
}
构造函数
在 C 语言中，结构体不能有构造函数。构造函数是一种特殊的成员函数，用于在创建对象时初始化对象的状态。例如：
// C 语言中的结构体尝试添加构造函数（会报错）
struct Student {
int roll;
Student(int x) { // 错误：C 语言不支持结构体中的构造函数
roll = x;
}
};
而在 C++ 中，结构体可以有构造函数。构造函数使得对象的初始化更加方便和安全。例如：
// C++ 语言中的结构体和构造函数
struct Student {
int roll;
Student(int x) {
roll = x;
}
};
int main() {
Student s1(10);
cout << "Roll number: " << s1.roll << endl; // 输出：Roll number: 10
return 0;
}
直接初始化数据成员
在 C 语言中，结构体的数据成员不能在定义时直接初始化。例如：
// C 语言中的结构体尝试直接初始化数据成员（会报错）
struct Record {
int x = 7; // 错误：C 语言不支持直接初始化数据成员
};
而在 C++ 中，结构体的数据成员可以在定义时直接初始化。这种初始化方式使得结构体的使用更加灵活和方便。例如：
// C++ 语言中的结构体和直接初始化数据成员
struct Record {
int x = 7;
};
int main() {
Record r1;
cout << "Value of x: " << r1.x << endl; // 输出：Value of x: 7
return 0;
}
使用 struct 关键字
在 C 语言中，声明结构体变量时必须使用 struct 关键字。例如：
// C 语言中的结构体变量声明
struct Person {
char name[50];
int age;
float height;
};
int main() {
struct Person p1; // 必须使用 struct 关键字
strcpy(p1.name, "Alice");
p1.age = 30;
p1.height = 5.8;
return 0;
}
而在 C++ 中，声明结构体变量时可以省略 struct 关键字。例如：
// C++ 语言中的结构体变量声明
struct Person {
char name[50];
int age;
float height;
};
int main() {
Person p1; // 可以省略 struct 关键字
strcpy(p1.name, "Alice");
p1.age = 30;
p1.height = 5.8;
return 0;
}
访问修饰符和数据隐藏
在 C 语言中，结构体没有访问修饰符的概念。所有成员都是公开的（public），不支持数据隐藏的概念，可以从任何地方访问。例如：
// C 语言中的结构体成员访问
struct Person {
char name[50];
int age;
float height;
};
int main() {
struct Person p1;
strcpy(p1.name, "Alice");
p1.age = 30;
p1.height = 5.8;
return 0;
}
而在 C++ 中，结构体支持访问修饰符，如 public、private 和 protected。这些修饰符可以控制成员的访问权限，从而实现数据封装和保护。例如：
// C++ 语言中的结构体和访问修饰符
struct Person {
private:
char name[50];
int age;
float height;
public:
void setDetails(const char* n, int a, float h) {
strcpy(name, n);
age = a;
height = h;
}
void display() {
cout << "Name: " << name << ", Age: " << age << ", Height: " << height << endl;
}
};
int main() {
Person p1;
p1.setDetails("Alice", 30, 5.8);
p1.display();
return 0;
}
指针和引用
在 C 语言中，只能使用指针来引用结构体。例如：
// C 语言中的结构体指针
struct Person {
char name[50];
int age;
float height;
};
int main() {
struct Person p1;
strcpy(p1.name, "Alice");
p1.age = 30;
p1.height = 5.8;
struct Person *ptr = &p1;
printf("Name: %s, Age: %d, Height: %.2f\n", ptr->name, ptr->age, ptr->height);
return 0;
}
而在 C++ 中，不仅可以使用指针，还可以使用引用（reference）来引用结构体。引用是一个别名，它提供了一种更安全和方便的方式来访问对象。例如：
// C++ 语言中的结构体指针和引用
struct Person {
char name[50];
int age;
float height;
};
int main() {
Person p1;
strcpy(p1.name, "Alice");
p1.age = 30;
p1.height = 5.8;
Person &ref = p1;
cout << "Name: " << ref.name << ", Age: " << ref.age << ", Height: " << ref.height << endl;
return 0;
}
sizeof 运算符
在 C 语言中，sizeof 运算符对空结构体返回 0。例如：
// C 语言中的空结构体
struct Empty {};
int main() {
struct Empty e;
printf("Size of empty struct: %lu\n", sizeof(e));
// 输出：Size of empty struct: 0
return 0;
}
而在 C++ 中，sizeof 运算符对空结构体返回 1。这是为了确保空结构体在内存中占用一定的空间，从而避免某些编译器优化带来的问题。例如：
// C++ 语言中的空结构体
struct Empty {};
int main() {
Empty e;
cout << "Size of empty struct: " << sizeof(e) << endl;
// 输出：Size of empty struct: 1
return 0;
}
小结
C 和 C++ 在结构体方面的差异主要体现在以下几个方面：
成员函数：C++ 支持结构体中包含成员函数，而 C 不支持。 静态成员：C++ 支持结构体中包含静态成员，而 C 不支持。 构造函数：C++ 支持结构体中包含构造函数，而 C 不支持。 直接初始化数据成员：C++ 支持结构体中直接初始化数据成员，而 C 不支持。 使用 struct关键字：C++ 可以省略struct关键字，而 C 必须使用。访问修饰符和数据隐藏：C++ 支持结构体中的访问修饰符和数据隐藏，而 C 不支持。 指针和引用：C++ 支持结构体的引用，而 C 只支持指针。 sizeof运算符：C++ 对空结构体返回 1，而 C 返回 0。
这些差异使得 C++ 中的结构体更加灵活和强大，能够更好地支持面向对象编程的概念。希望本文能帮助读者更好地理解和掌握 C 和 C++ 中结构体的区别。
