【C++】学习笔记七——结构

结构

假如要存储有关篮球运动员的信息，则可能需要存储他的姓名、身高、体重、平均得分、命中率、助攻次数等。希望有一种数据格式可以将所有这些信息存储在一个单元中。用数组无法完成这项任务，因为数组虽然可以存储多个元素，但所有元素必须类型相同，也就是说，不能在同一个数组中既存储int，又存储float。
C++中的结构可以满足要求。结构是一种比数组更加灵活的数据格式，同一个结构可以存储多种类型的数据。

结构是用户定义的类型，结构声明定义了这种类型的数据属性。

创建结构包括两步：

1. 定义结构描述：描述并标记能够存储在结构中的各种数据类型；
2. 按描述创建结构变量（结构数据对象）。

假设某公司要创建一种类型来描述某种充气产品（书上举得什么例子……），这种类型应存储产品名称、容量、售价，下面的结构描述能够满足这些要求：

struct inflatable{    char name[20];    float volume;    double price;};

关键字struct表明这些代码定义的是一个结构，inflatable是这种数据格式的名称，因此新类型的名称为inflatable。这样便可以像创建char、int类型的变量那样创建inflatable类型的变量。
大括号中包含的是结构存吃的数据类型的列表，其中每个列表项都是一条声明语句。列表中的每一项都被称为结构成员。总之，结构定义指出了新类型（inflatable）的特征。

定义结构后，便可以创建这种类型的变量了：

inflatable hat;          //hat是一个inflatable类型的结构变量inflatable woopie_cushion;  inflatable mainframe;

与C语言不同的是，C++允许在声明结构变量时省略关键字struct：

struct inflatable goose;    //关键字struct在C语言中不可省略inflatable vincent;         //关键字struct在C++中可以省略

在C++中，结构标记的用法与基本类型名相同。这种变化强调的是，结构声明定义了一种新类型。在C++中，省略struct不会出错。

由于hat类型为inflatable，因此可以使用成员运算符（.）来访问各个成员。例如：hat.volume指的是结构的volume成员，hat.price指的是price成员。同样，vincent.price是vincent变量的price成员。总之，通过成员名能够访问结构的成员，就像通过索引能够访问数组的元素一样。由于price成员被声明为double类型，因此，hat.price和vincent.price相当于是double类型的变量，可以向使用常规double变量那样来使用他们。总之，hat是一个结构，hat.price是一个double变量。

访问类成员函数（如cin.get()）的方式是从访问结构成员变量（如hat.price）的方式衍生出来的。

1. 在程序中使用结构

程序4.11

#include<iostream>struct inflatable{    char name[20];    float volume;    double price;};int main(){    using namespace std;    inflatable guest =    {        "Glorious Gloria",        1.88,        29.99    };    inflatable pal =    {        "Audacious Arthur",        3.12,        32.99    };    cout << "Expand your guest list with " << guest.name;    cout << " and " << pal.name << "!\n";    cout << "You can have both for $";    cout << guest.price + pal.price << "!\n";    cin.get();    return 0;}

结构声明的位置很重要，程序4.11有两种选择：可以将声明放在main()函数中，紧跟在{后，这种声明称为内部声明；也可以将声明放在main()函数前（如4.11所示），这种声明被称为外部声明。
对于包含两个或者更多函数的程序来说，外部声明可以被其后面的任何函数使用，而内部声明只能被该声明所属的函数使用。通常应使用外部声明，这样所有的函数都可使用这种类型的结构。

变量也可以在函数内部和外部定义，外部变量由所有的函数共享。C++不提倡使用外部变量，但提倡使用外部结构声明。另外，在外部声明符号常量通常更合理。

初始化方式：

inflatable guest ={    "Glorious Gloria",    1.88,    29.99};

和数组一样，使用逗号分隔值列表，并将这些值用{}括起。在这里每个值占一行，但也可以将它们全部放在同一行，只用逗号将他们分开：

inflatable guest ={"Glorious Gloria",1.88,29.99};

可将结构的每个成员都初始化为适当类型的数据。例如，name成员是一个字符数组，因此可以将其初始化为一个字符串。
可将每个结构成员看作是相应类型的变量。因此，pal.price是一个double变量，pal.name是一个char数组。当程序使用cout显示pal.name时，将把改成员显示为字符串。由于pal.name是一个字符数组美因此可以用下标来访问各个字符，例如，pal.name[0]是字符A，不过pal[0]没有意义。

2. C++11结构初始化

• 与数组一样，C++11也支持将列表初始化用于结构，且=是可选的：

inflatable duck {"Daphne, 0.12, 9.98};

• 如果大括号内未包含任何东西，各个成员都将被置为零：

inflatable mayor {};   //该声明导致mayor.volume和mayor.price被设置为0，mayor.name的各个字节都被设为0

• 不允许缩窄转换

3. 结构可以将string类作为成员

可以将成员name指定为string对象而不是字符数组：

#include<string>struct inflatable{    std::string name;    float volume;    double price;};

4. 其他结构属性

程序4.12

#include<iostream>struct inflatable{    char name[20];    float volume;    double price;};int main(){    using namespace std;    inflatable bouquet =    {        "sunflowers",        0.20,        12.49    };    inflatable choice;    cout << "bouquet: " << bouquet.name << " for $";    cout << bouquet.price << endl;    choice = bouquet;           //将一个结构赋值给另一个    cout << "choice: " << choice.name << " fot $";    cout << choice.price << endl;    cin.get();    return 0;}

程序4.12说明，成员赋值是有效的，因为choice结构的成员值与bouquet结构中存储的值相同。

可以同时完成定义结构和创建结构变量的工作，只需将变量名放在结束括号}的后面即可：

struct perks{    int key_number;    char car[12];} mr_smith, ms_jones;            //两个perks变量

也可以初始化以这种方式创建的变量：

struct perks{    int key_number;    char car[12];} mr_glitz ={    7,    "Packard"};

但是，将结构定义和变量声明分开，更易于阅读和理解。

还可以声明没有名称的结构类型，方法是省略名称，同时定义一种结构类型和一个这种类型的变量：

struct              //没有名称{    int x;          //两个成员    int y;} position;         //一个结构变量

除了C++可以使用结构标记作为类型名称（即省略struct）外，C机构具有上述所有C++（非C++11）结构特性。

5. 结构数组

inflatable结构包含一个数组（name）。也可以创建元素为结构的数组，方法和创建基本类型数组完全相同。例如，要创建一个包含100个inflatable结构的数组，可以：

inflatable gifts[100];    //包含100个inflatable结构的数组

这样，gifts将是一个inflatable数组，其中每个元素（gifts[0]到gifts[99]）都是inflatable对象，可以与成员运算符一起使用：

cin>>gifts[0].volume;cout<<gifts[99].price<<endl;

注意：gifts本身是一个数组，而不是结构，因此像gifts.price这样的表述是无效的。

初始化结构数组可以结合初始化数组的规则和初始化结构的规则：

inflatable guest[2] ={    {"Bambi",0.5,21.99},    {"Godzilla",2000,565.99},};

程序4.13

#include<iostream>struct inflatable{    char name[20];    float volume;    double price;};int main(){    using namespace std;    inflatable guests[2]=    {        {"Bambi",0.5,21.99},        {"Godzilla",2000,565.99}    };    cout << "The guests " << guests[0].name << " and " << guests[1].name        << "\nhave a combined volume of "        << guests[0].volume + guests[1].volume << " cubic feet.\n";    cin.get();    return 0;}

6. 结构中的位字段

与C语言一样，C++也允许指定占用特定位数的结构成员，这使得创建与某个硬件设备上的寄存器对应的数据结构非常方便。字段的类型应为整型或枚举，接下来是冒号，冒号后面是一个数字，该数字制定了使用的位数。可以使用没有名称的字段来提供间距。每个成员都被称为位字段（bit field）。例如：

struct torgle_register{    unsigned int SN : 4;                //SN值占 4 bits    unsigned int : 4;                   //没有名称，提供4 bits间距    bool goodIn : 1;    bool goodTorgle : 1;};

可以像通常那样初始化这些字段，还可以使用标准的结构表示法来访问位字段：

torgle_register tr = {14, true, false};...if (tr.goodIn)...

位字段通常用在低级编程中。一般来说，可以使用整型和按位运算符来代替这种方式。