C结构体和Java类有什么区别？

Question

我是Java的新手，但对C有一定了解。我想知道C结构体和Java对象以及调用它们的方法之间有哪些区别？还是它们完全等价？

例如，自行车结构体：

class BicycleDemo {
     public static void main(String[] args) {

          // Create two different Bicycle objects
          Bicycle bike1 = new Bicycle();
          Bicycle bike2 = new Bicycle();

          // Invoke methods on those objects
          bike1.changeCadence(50);
          bike1.speedUp(10);
          bike1.changeGear(2);
          bike1.printStates();

          bike2.changeCadence(50);
          bike2.speedUp(10);
          bike2.changeGear(2);
          bike2.changeCadence(40);
          bike2.speedUp(10);
          bike2.changeGear(3);
          bike2.printStates();
     }
}

我之所以问是因为它们看起来非常相似！谢谢！

- O_O

Answer 1

如果忽略方法重写，你可以将Java类和方法看作是C风格的struct和一组对这些struct进行操作的函数的组合。例如，如果你有如下类：

 public class MyJavaClass {
       private int x;
       public int getX() {
           return x;
       }
       public int setX(int value) {
           x = value;
       }
 }

这类似于编写以下C代码：

struct MyJavaClass {
    int x;
};

int MyJavaClass_getX(struct MyJavaClass* this) {
    return this->x;
}
void MyJavaClass_setX(struct MyJavaClass* this, int value) {
    this->x = value;
}

主要思想是，一个方法类似于一个函数，它将接收器对象作为隐式的“this”参数。在C中，您必须显式将接收器作为参数传递给函数，而在Java中，这通过object.method()语法隐含地完成。

如果开始介绍方法重写，这就变得有点复杂，因为调用对象上的方法取决于对象的动态类型，而不是静态类型。一种模拟方法是使用称为“虚表”或“虚函数表”的东西，因为C++中有virtual关键字。思路是每个对象都存储一个函数指针表，每个被覆盖的函数对应一个指针，并且当在对象上调用方法时，适当的函数指针将从表中选择并调用。因此，更正确的是，上面的Java对象可能看起来像这样：

struct MyJavaClass_Vtable {
    void (*getX)(struct MyJavaClass* this);
    void (*setX)(struct MyJavaClass* this, int value);
};

struct MyJavaClass {
    struct MyJavaClass_Vtable* vtable;
    int x;
};

int MyJavaClass_getX(struct MyJavaClass* this) {
    return this->x;
}
void MyJavaClass_setX(struct MyJavaClass* this, int value) {
    this->x = value;
}

/* A global instance of the vtable for MyJavaClass */
struct MyJavaClass_Vtable MyJavaClassVtableInstance = {
    &MyJavaClass_getX,
    &MyJavaClass_setX
};

无论何时创建了 MyJavaClass 的一个实例，你需要像下面这样设置它的虚函数表：

struct MyJavaClass* mjc = malloc(sizeof *mjc);
mjc->vtable = &MyJavaClassVtableInstance;

那么，在 Java 中调用函数时，可以这样写：

myJavaClass.getX();

在C语言中，它看起来像：

myJavaClass->vtable->getX(myJavaClass);

就某种意义上来说，Java类只是带有一些额外元信息的结构体。当然，对于程序员来说，它看起来完全不同 - 有封装、多态性、更严格的类型系统等等 - 但在本地代码层面上，普通的C结构体和Java类可能看起来非常相似。

希望这可以帮到你！

- templatetypedef

Answer 2

C结构体中不能有方法/函数。它只是不同数据类型的集合。类可以声明变量和方法。

- Mahesh

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一个结构体不能从另一个结构体继承。 - Chris

@Chris - 说得好。C 没有继承的概念。你应该把它发表为一个答案。 - Mahesh

Answer 3

一个Java类可以定义字段（fields），与C语言结构体类似，但还具有以下附加功能：

- 如您在问题中所述，您可以向类添加方法，这些方法可以对数据进行操作。 - 您可以声明字段和方法为 `private` （以及其他一些访问设置），这意味着只有该类的其他方法才能访问它们，不能从外部代码访问。（在结构体上使用这个特性没有意义，因为无法访问私有字段 -- 只有允许使用方法时才有意义）。 - 类可以从其他类继承。除其他事项外，这还使您可以将类型 B 的对象传递给预期类型 A 的位置，前提是 B 继承自 A。

还有另一个微妙的区别。在 C 中，结构体是值类型，但在 Java 中，类是引用类型。这意味着当您复制 C 中的结构体（例如分配给变量或作为参数传递）时，它会复制所有字段，而在 Java 中，当您复制类对象时，它只会复制对该对象的引用（因此如果您修改其字段，则同时修改原始对象，而不仅仅是副本）。

在 C 中，通常使用结构体指针来模拟 Java 的引用行为。在 Java 中，您不使用指针，因为类对象已经是引用了。

- mgiuca

Answer 4

在我看来，类与其他编程方式的主要区别在于：

• 封装
• 多态

这两个特性是面向对象编程中非常重要的特点。

- JB Nizet

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你忘了最重要的：继承（https://en.wikipedia.org/wiki/Inheritance_(object-oriented_programming)） - Nitesh Borad