C++ 中 struct 與 class keywords 的差異

C++ 中允許使用者在宣告（declare）、定義（define）型別時，使用 struct, class 兩個不同的關鍵字（keyword）。由於兩種都可以，因此很容易讓人好奇兩者是否存在必要性的差異。

在宣告時，使用 struct 或 class 都可以告訴 compiler 這是一個新的自訂型別，但在定義（define）時則有差異，根據最新 C++ standard
的描述， class 和 struct 對於 class definition 的差別在於：
1. 對於 member 的 default access level 不同（std.11）；
2. 對於 base class 的default access level 不同（std.11.2）。

其不同在於 struct 是寬鬆的，都以 public 為預設。

上面的敘述很簡單，會引發一些聯想、甚至遐想：

Q1: 所以也可以使用 struct 寫多重繼承？多形？實現建構/解構子概念？ 或者實作interface？就算可以，那為何會有class的產生？它不正是為了延伸structure的概念，達到更方便的OOP設計嗎？class 跟 struct 是可以互相繼承的嗎？
A1: 是的，可以。

Q2: 如果 Q1 的程式存成 .c ，可以compile過嗎？
A2: 沒辦法，C 語言不支援

Q3: 剛提到的差異是 class definition 上的，至於其他地方有差異嗎？
A3: 有的，像是 template 的 parameter list 只允許 class, typename ，無法使用 struct，因為 template 的設計，一開始就沒有打算和 C 相容。

Q4: 扣除些微差異，class 和 struct 幾乎是一樣的東西，為什麼 C++ 會同時引入兩個 keywords 呢？
A3: C++ 原本叫做： C with Class 。它的重要理念之一是與 C 相容，不過確實也是有不相容的地方，C++ Standard 的附錄 C 就列舉了 C++ 與 C 不相容的部份。因此為了這相容性，不可能將 struct keyword 拿掉，引入 class 這個新的 keyword ，它所帶來的不只是 parser 要多 parse 一個字，更重要的是其背後的抽象性、封裝性以及滿足人們對於 OO 的期待心理。而且以 Google 上"C++ struct class?"的搜尋，會先冒出一堆兩者的差異、比較的網頁就知道，class 的確辦到了"混淆視聽"的效果 : )

Q5: 都聽你在講，有沒有權威一點的說法啊？
A5:  Stanley Lippman 的著作: Inside The C++ Object Model，裡頭有一個章節叫做：Keywords, Schmeewords；開頭就是這樣說的：

One answer to the question of when, if ever, you should use a struct declaration rather than a class declaration then, is whenever it makes one feel better.

是的，重點在於 struct, class 定義出的 attributes, member functions 是否能符合你的需求期望。兩者的差異在於主觀的感覺： struct 用在 data aggregation，class 用在 Object oriented 或 object based 上。

Q6: 那為什麼不在 C++ 內限制 struct 只能宣告一般 aggregation type，不能有 access level 、member function 等能力呢？
A6: 其實原因很簡單：只是為了 C 到 C++ 遷移順利。 C++ 草創之初，除了效能是個大家關注的議題之外，什麼時候使用 struct 取代 class 也是常被問起的問題，與其涇渭分明的兩套標準，不如以一貫之，Bjarnet Stroustup 在 The Design and Evolution of C++ 這樣講著：

Maybe we could have lived with two set of rules, but a single concept provides a smoother integration of features and simpler implementation.尤其重要的是，嚴格區分兩者可能使得社群分裂（原文： community would fall into two distinct camps that would soon stop communicating.）

ㄜ，除了上面講的顏色對不對外，你覺得下面的 code 該編譯過還是不過呢？
// Forward Declaration
struct MyClass;
// Definition
class MyClass {
...
};
這應該是一致性問題，還是我們得一定要 compiler 嚴守 langauage 規範，幫我們挑出來呢？ （以上很哲學又考古！ ）

Q7: 那我可以說 struct 原本要被幹掉嗎？
A7: 不算是要被幹掉，因為一開始就打算與 C 相容，所以不會幹掉，考量是：
1. 要不要引入新的 keywrod -- class
2. 引入 class 後，是否要讓 struct 與 class 不相容，使用兩套 rules。
而後的決定是：引入 class ，class 和 struct 使用同一套 rules (只差別在 default accessibility)，而事實也證明 class 帶來令人滿意的效果，不管是心理的、實務上的。心理的上的話，套句 Lippman 的話：你會講 base class 還是 base struct ，雖然只是小小的哲學問題，卻還是得到滿足。

Q8: 我搞混了，那到底什麼時候該用 struct 、什麼時候該用 class？
A8: 我想 C++ 期望使用者自決。但我想可以分成兩個層面來看。先說心理層面：這是個 makes one feel better 的問題。
xxx MyClass {
public:
    void func();
private:
    int val_;
};
xxx 是 class or struct 都好，因為實際描述 MyClass 行為的是 class body 中的程式碼，而不是 struct 或 class。
另一個層面則比較實務：我想要 struct 或 class 定義出來的型別，其所產生的 object 與 C 是真正相容的，那就得考慮到 C++ 的 object model 和相關運算，簡單來說：要在 C++ 產生跟 C 相容的 object ，你的 C++ 型別必須是個 POD (Plain Old Data)，standard 對於 POD 有其定義（std.9），或是上 Google 搜尋都可以看到，偷偷引用 wiki 的描述：
A POD type is a C++ type that has an equivalent in C, and that uses the same rules as C uses for
1. initialization
2. copying
3. layout
4. addressing
對我自己來說，什麼時候會使用 struct:
1. 想產生與 C 相容的 object 時，我會使用 struct 這個關鍵字，因為它帶有我對 C 的遐想，然後嚴格遵守 standard 對 POD 的規範。
2. 某些型別描述的對象很簡單（不太有（甚至沒有）繼承架構、抽象介面、生命週期短等），使用 setter, getter 又很麻煩時，那我會選使用 struct ，像是：
struct ParserResult {
bool Match;
int lineNo;
};
每個人都可以有自己一套結論！

Q8: 我試過了你這篇文章上弔詭(Paradox)的code：
struct MyClass;
class MyClass {};
/*
*warning C4099: 'MyClass' : type name first seen using 'struct' now  seen using 'class'
*
*是的，可以通過編譯，但會出現如此警告。
*因此將class、struct調換過來如下：
*/
class MyClass {};
struct MyClass;
/*
*錯誤訊息如下：
*warning C4099: 'MyClass' : type name first seen using 'class' now  seen using 'struct'
*/
A8: 揪甘心，這就是答案。記住：你的血統（class, struct）不代表什麼，重要的是你的所作所為（class body）