class和struct的区别以及类的内存结构

C++中的struct对C中的struct进行了扩充，它已经不再只是一个包含不同数据类型的数据结构了，它已经获取了太多的功能。
    struct能包含成员函数吗？   能！
    struct能继承吗？          能！！
    struct能实现多态吗？       能！！！
    有很多人应该已经知道这样一个事实，但总有些不知道的人，看到这些会感到很惊讶。是的，当我第一次注意到这个事实的时候，我也同样很吃惊。
    既然这些它都能实现，那它和class还能有什么区别？
    最本质的一个区别就是默认的访问控制，体现在两个方面：

 

   1）默认的继承访问权限。struct是public的，class是private的。

   如果不知道什么是public继承，什么是private继承的，可以去查书，这里暂不讨论。

   你可以写如下的代码：

   struct A

    {

     char a;

   }；

   struct B : A

    {

     char b;

   }；

   这个时候B是public继承A的。如果都将上面的struct改成class，那么B是private继承A的。这就是默认的继承访问权限。所以我们在平时写类继承的时候，通常会这样写：

   struct B : public A

   就是为了指明是public继承，而不是用默认的private继承。

   当然，到底默认是public继承还是private继承，取决于子类而不是基类。我的意思是，struct可以继承class，同样class也可以继承struct，那么默认的继承访问权限是看子类到底是用的struct还是class。如下：

   struct A{}；

   class B : A{};    //private继承

   struct C : B{}； //public继承

 

    2）struct作为数据结构的实现体，它默认的数据访问控制是public的，而class作为对象的实现体，它默认的成员变量访问控制是private的。
    注意我上面的用词，我依旧强调struct是一种数据结构的实现体，虽然它是可以像class一样的用。我依旧将struct里的变量叫数据，class 内的变量叫成员，虽然它们并无区别。其实，到底是用struct还是class，完全看个人的喜好，你可以将你程序里所有的class全部替换成 struct，它依旧可以很正常的运行。但我给出的最好建议，还是：当你觉得你要做的更像是一种数据结构的话，那么用struct，如果你要做的更像是一 种对象的话，那么用class。
    当然，我在这里还要强调一点的就是，对于访问控制，应该在程序里明确的指出，而不是依靠默认，这是一个良好的习惯，也让你的代码更具可读性。

    说到这里，很多了解的人或许都认为这个话题可以结束了，因为他们知道struct和class的“唯一”区别就是访问控制。很多文献上也确实只提到这一个区别。
    但我上面却没有用“唯一”，而是说的“最本质”，那是因为，它们确实还有另一个区别，虽然那个区别我们平时可能很少涉及。那就是：“class”这个关键 字还用于定义模板参数，就像“typename”。但关键字“struct”不用于定义模板参数。这一点在Stanley B.Lippman写的Inside the C++ Object Model有过说明。
    问题讨论到这里，基本上应该可以结束了。但有人曾说过，他还发现过其他的“区别”，那么，让我们来看看，这到底是不是又一个区别。

   还是上面所说的，C++中的struct是对C中的struct的扩充，既然是扩充，那么它就要兼容过去C中struct应有的所有特性。例如你可以这样写：
    struct A    //定义一个struct
    {
     char c1;
     int  n2;
     double db3;
    };
    A a={'p',7,3.1415926};  //定义时直接赋值
    也就是说struct可以在定义的时候用{}赋初值。那么问题来了，class行不行呢？将上面的struct改成class，试试看。报错！噢~于是那人跳出来说，他又找到了一个区别。我们仔细看看，这真的又是一个区别吗？
    你试着向上面的struct中加入一个构造函数（或虚函数），你会发现什么？对，struct也不能用{}赋初值了。的确，以{}的方式来赋初值，只是用 一个初始化列表来对数据进行按顺序的初始化，如上面如果写成A a={'p',7};则c1,n2被初始化，而db3没有。这样简单的copy操作，只能发生在简单的数据结构上，而不应该放在对象上。加入一个构造函数 或是一个虚函数会使struct更体现出一种对象的特性，而使此{}操作不再有效。事实上，是因为加入这样的函数，使得类的内部结构发生了变化。而加入一个普通的成员函数呢？你会发现{}依旧可用。其实你可以将普通的函数理解成对数据结构的一种算法，这并不打破它数据结构的特性。至于虚函数和普通成员函数有什么区别，我会具体写篇文章讨论。

   那么，看到这里，我们发现即使是struct想用{}来赋初值，它也必须满足很多的约束条件，这些条件实际上就是让struct更体现出一种数据机构而不 是类的特性。那为什么我们在上面仅仅将struct改成class，{}就不能用了呢？其实问题恰巧是我们之前所讲的——访问控制！你看看，我们忘记了什 么？对，将struct改成class的时候，访问控制由public变为private了，那当然就不能用{}来赋初值了。加上一个public，你会 发现，class也是能用{}的，和struct毫无区别！！！

   做个总结，从上面的区别，我们可以看出，struct更适合看成是一个数据结构的实现体，class更适合看成是一个对象的实现体。所以我会提出什么时候用struct什么时候用class的建议。如果你有不同的看法，欢迎讨论。

 

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我的读后感：

1. 类的默认构造函数?(虚拟函数？析构函数?虚拟析构函数？)What is behind the scene? 等弄完这阵子有时间得看看《inside the C++ object model》

2. COM中在<objbase.h>中的#define interface struct定义给我留下了很深的印象！

 

 

 

 

 

//******************再转一篇 也是跟类的内存结构有关的

 http://blog.sina.com.cn/s/blog_54ce5b83010000z9.html

 

许 多同学可能在学习C++的时候，都会感到一定的困惑，继承到底是怎样分配空间的，多态到底是如何完成的，许许多多的问题，必须挖掘到C++底层处理机制， 才能搞明白。有许多C程序员也并不认同C++，他们认为C++庞大又迟缓，其更重要的原因是，他们认为“C++是在你的背后做事情”。的确，C++编译器 背着程序员做了太多的事情，所以让很多不了解其底层机制的人感到困惑。想成为一个优秀的程序员，那么这样的困惑就不应该存在，只有了解了底层实现模型，才 能写出效率较高的代码，自信心也比较高。
    我们先从一个简单但有趣的例子谈起。有如下的4个类：
    class X {};
    class Y : public virtual X {};
    class Z : public virtual X {};
    class A : public Y, public Z {};
    上面的4个类中，没有任何一个类里含明显的数据，之间只是表示了继承关系，那么如果我们用sizeof 来测量它们的大小，将会得到什么结果呢？
    你可能会认为，既然没有任何数据和方法，大小当然为0，而结果肯定会出乎你的意料，即使是class X 的大小也不为0。
    在不同的编译器上，将会得到不同的结果，而在我们现在最常用的VC++编译器上，将得到如下的结果：
    sizeof X 的结果是 1 。
    sizeof Y 的结果是 4 。
    sizeof Z 的结果是 4 。
    sizeof A 的结果是 8 。
    惊讶吗？那么为什么会得到这样的结果？让我们一个一个来分析。
    对于一个空的class，事实上并不是空的，它有一个隐晦的1 byte ，那是被编译器安插进去的一个char 。这使得这个class 的两个对象得以在内存中配置独一无二的地址，这就是为什么 sizeof X 的结果是 1。
    那么Y和Z呢，怎么会占用 4 byte ？其实它们的大小受到三个因素的影响：
    1. 语言本身所造成的额外负担：当语言支持多态时，就会导致一些额外负担。在派生类中，这个额外负担表现在一个指针上，它是用来指向一个被称作“虚函数列表”的表格。而在VC++编译器上，指针的大小正好是 4 byte 。
    2. 编 译器对于特殊情况所提供的优化处理：在class Y 和 class Z 中，也将带上它们因为继承class X 而带来的 1 byte ，传统上它被放在派生类的固定部分的尾端。而某些编译器（正如我们现在所讨论的VC++编译器）会对空的基类提供特殊的处理，在这个策略下，一个空的基类 被视为派生类对象最开头的一部分，也就是说它并没有花费任何额外空间（因为既然有了成员，就不需要原本为了空类而安插一个char了），这样也就节省了这 1 byte 的空间。事实上，如果某个编译器没有提供这种优化处理，你将发现class Y 和 class Z 的大小将是8 byte ，而不仅仅是5 byte 了，原因正如下面第3点所讲。
    3. “对齐” （Alignment）机制：在大多数机器上，群聚的结构体大小都会受到alignment的限制，使它们能够更有效率地在内存中被存取。 Alignment 就是将数值调整到某数的整数倍。在32位计算机上，通常alignment 为 4 byte（32位），以使总线达到最大的“吞吐量”，在这种情况下，如上面所说，如果 class Y 和class Z 的大小为 5 byte ，那么它们必须填补 3 byte ，最终得到的结果将是 8 byte 。是不是开始感谢VC++编译器幸好有这样的优化机制，使得我们节约了不少内存空间。
    最后，我们再来看看 class A ，它的大小为什么是 8 byte ？显而易见，它继承了class Y 和classZ ，那么它的大小直接就把 class Y 和class Z 的大小加起来就够了。真有这么简单吗？实际上这只是一个巧合而已，这是因为之前编译器的优化机制掩盖这里的一些事实。对于没有优化的 class Y 和class Z 来说，他们的大小都是8 byte ，那么继承了它们两个的 class A 将是多大呢？16 byte？如果你有这样的编译器试一下的话，你会发现答案是12 byte 。怎么会是12 byte 呢？记住，一个虚拟继承的基类只会在派生类中存在一份实体，不管它在 class 继承体系中出现了多少次！class A的大小由下面几部分决定：

l         被大家共享的唯一一个 class X的实体，大小为1 byte。

l         基类class Y 的大小，减去因虚拟继承的基类class X而配置的大小，也就是4 byte 。基类class Z的算法相同，它们加起来就是8 byte 。

l         class A自己的大小，0 byte 。

l         class A 的alignment的大小（如果有的话）。前述三项的总和是9 byte ，那么调整到4 byte的整数倍，也就是12 byte 。

   我们前面讨论的VC++编译器得出的结果之所以是8 byte ，是因为 class X 实体的那1 byte被拿掉了，于是额外的3 byte也同样不必了，因此就直接把class Y 和class Z的大小加起来，得到8 byte 。
    这个例子看懂了吗？是不是对C++的底层机制开始感兴趣了？那么我们再来举一个同样有趣的例子。
    有这样一个类：
    class A {
    private:
        int a;
        char b;
        char c;
        char d;
    };
    它的大小是多少呢？
    如果你有记得我之前提到的alignment机制的话，你应该会猜到它的大小是8 byte 。的确如此，int a占用4 byte ，char b , char c 和char d各占1 byte ，加起来是7 byte ，再加上alignment额外带来的1 byte ，总共是8 byte 。
    瞧，就是这么简单，那么现在我们把里面的成员变量换换位置，如下：
    class A {
    private:
        char d;
        int a;
        char b;
        char c;
    };
    我们将chard拿到第一个位子，放在int a之前。那么现在你能告诉我class A的大小是多少呢？你肯定不会再猜8 byte了，因为你会觉得这与上面似乎有些不同，但你不能肯定到底是多大。不敢确定的时候就去试试吧，原来是12 byte ，这又是怎么回事呢？同样的类，只是改变了成员变量的位子，怎么就会多出4 byte的存储空间？其实这一切又是由变量的存储规则造成的。对于一个类来说，它里面的成员变量（这里单指非静态的成员变量.静态的成员变量是在全局存储区，不在类的size中） 是按声明的顺序存储在内存空间中的。在第一种的情况中，它们紧紧的排列在一起，除了由于alignment所浪费的1 byte空间外，它们几乎用了最小的存储空间；而在第二种情况中，它们则不是排列得那么紧密了，错误就在于char d ，它一个人就占用了4 byte 。为什么它会占用4 byte呢，其实责任也不全在它，后面的int a也有不可推卸的责任。Int 型数据在VC++编译器中正好是占用4 byte的，等于一个alignment量，而这4 byte一定是密不可分的。当char d占用了1 byte后，其后空出了3 byte（对于一个alignment量来说），而一个int型数据不能被拆成3 byte +1byte来存储，那样编译器将无法识别，因此int a只有向后推到下一个alignment的开始，这样char d就独占了4 byte ，中间有3 byte浪费掉了。而后面的char b和char c依旧紧密排列，最后又由于alignment调整2 byte ，整个类的大小就变为了12 byte 。
    看了这个例子，是不是该反省以前随意定义成员变量了？如果你要定义一个含3个int型数据和4个char型数据的类，本来最优化的方法只需要16 byte ，而你却随意的定义成如下的样子：
    class F{
    private:
       char c1;
       int i1;
       char c2;
       int i2;
       char c3;
       int i3;
       char c4;
    };
    看看结果是什么，这个类竟然要占据28 byte的空间，比刚才整整大了12 byte！
    再来看看继承的时候，成员变量是怎样存放的。我们将第2个例子中的class A 改成三层的继承模式，或许我们在做项目中，真的会遇到这样的情况。
    class A1{
    private:
        int a;
        char b;
    };
    class A2: public A1{
    private:
        char c;
    };
    class A3:public A2{
    private:
        char d;
    };
    现在我们来预测一下class A3 的大小，是8byte吗？不，结果竟是16 byte ，竟然整整多了1倍。这是为什么呢？按照成员变量的排列顺序，int a,char b,char c,char d应该紧密的排列在一起，8 byte没错。但事实并非如此，这些都是因为继承而造成的。知道“在继承关系中，基类子对象在派生类中会保持原样性”吗？或许这样专业的一句话，你并不能 明白是什么意思，那么听我下面的分析。在为派生类分配内存空间的时候，都是先为基类分配一块内存空间，而所谓的“原样性”是指基类原本在内存空间中是什么 样子，那么它在派生类里分配的时候就是什么样子。拿这个例子来说，class A1占据了8 byte的空间，其中int a占4 byte ，char b占1 byte ，因alignment而填补3 byte 。对于class A1来说，占据8 byte空间没什么好抱怨的，但是class A2呢？轻率的程序员会认为，class A2只在class A1的基础上增加了唯一一个char c ，那么它应该会和char b绑在一起，占用原本用来填补空间的1 byte ，于是class A2的大小是8 byte，其中2 byte用于填补空间。然而事实上，char c是被放在填补空间所用的3 byte之后，因为在class A2中分配的class A1应该完全保持原样，于是class A2的大小变成12 byte ，而不是8 byte了，其中有6 byte浪费在填补空间上。相同的道理使得class A3 的大小是16 byte ，其中9 byte用于填补空间。
    那么也许你会问，既然“原样性”会造成这样多的空间浪费，那么编译器为什么还要这样做呢？其实这样做是有它的必要的。我们考虑下面这种情况：
    A1* pA1=new A1();
    A1* pA2=new A2();
    *pA1=*pA2;
    我们定义了两个A1型指针，一个指向A1对象，一个指向A2对象。现在我们执行一个默认的复制操作（复制一个个的成员变量），那么这样一个操作应该是把 pA2所指的对象的A1那部分完全复制到pA1所指的对象里。假设编译器不遵循“原样性”，而是将派生类的成员和基类的成员捆绑在一起存放，去填补空间， 那么这样的操作变会产生问题了。A1和A2都占8 byte ，pA2会将其所指的8 byte空间里的内容全部复制给pA1所指的对象，那么pA1所指的对象本来只有2个数据，3 byte的填补空间，而复制后却变成了3个数据，2 byte的填补空间了，对于char c ，我们并不想把它复制过来的。这样完全破坏了原语意，而这样引起的bug几乎是无法察觉的。

 

//////////////////////////////////附注

五大内存分区
    在C++中，内存分成5个区，他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。
    栈，就是那些由编译器在需要的时候分配，在不需要的时候自动清楚的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。
    堆，就是那些由new分配的内存块，他们的释放编译器不去管，由我们的应用程序去控制，一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收。
    自由存储区，就是那些由malloc等分配的内存块，他和堆是十分相似的，不过它是用free来结束自己的生命的。
    全局/静态存储区，全局变量和静态变量被分配到同一块内存中，在以前的C语言中，全局变量又分为初始化的和未初始化的，在C++里面没有这个区分了，他们共同占用同一块内存区。
    常量存储区，这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量，不允许修改（当然，你要通过非正当手段也可以修改，而且方法很多