C++基礎---結構體(struct)

時間 2019-11-12

標籤 c++ 基礎結構 struct 欄目 C&C++ 简体版

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轉自：http://blog.csdn.net/cainv89/article/details/48447225ios

1. 結構體(struct)

1.1 結構體的概念

結構體(struct)：是由一系列具備相同類型或不一樣類型的數據構成的數據集合，叫作結構。
結構體(struct)：是一種複合數據類型，結構類型。
注：「結構」是一種構造類型，它是由若干「成員」組成的。每個成員能夠是一個基本數據類型或者又是一個構造類型。結構便是一種「構造」而成的數據類型，那麼在說明和使用以前必須先定義它，也就是構造它。如同在說明和調用函數以前要先定義同樣。

1.2 C語言中的結構體

說明：在C語言中，結構體(struct)是複合數據類型的一種。同時也是一些元素的集合，這些元素稱爲結構體的成員，且這些成員能夠爲不一樣的類型，成員通常用名字訪問。結構體能夠被聲明爲變量、指針或數組等，用以實現較複雜的數據結構。
注：在C語言中，結構體不能包含函數。

定義與聲明： (1)示例代碼一：數組

1 struct tag 
2 {
3     member-list
4 }variable-list;
5 注：struct爲結構體關鍵字；
6    tag爲結構體的標誌；
7    member-list爲結構體成員變量列表，其必須列出其全部成員；
8    variable-list爲此結構體聲明的變量；

(2)示例代碼二：數據結構

 1 //此聲明聲明瞭擁有3個成員的結構體，分別爲整型的a，字符型的b和雙精度的c，但沒有標明其標籤，聲明告終構體變量s1
 2 struct 
 3 {
 4     int a;
 5     char b;
 6     double c;
 7 } s1;
 8 
 9 //此聲明聲明瞭擁有3個成員的結構體，分別爲整型的a，字符型的b和雙精度的c，結構體的標籤被命名爲SIMPLE，用SIMPLE標籤的結構體，另外聲明瞭變量t1, t2[20], *t3
10 struct SIMPLE
11 {
12     int a;
13     char b;
14     double c;
15 };
16 SIMPLE t1, t2[20], *t3; 
17 
18 //能夠用typedef建立新類型，此聲明聲明瞭擁有3個成員的結構體，分別爲整型的a，字符型的b和雙精度的c，結構體的標籤被命名爲Simple2，用Simple2做爲類型聲明新的結構體變量u1, u2[20], *u3
19 typedef struct
20 {
21     int a;
22     char b;
23     double c; 
24 } Simple2;
25 Simple2 u1, u2[20], *u3;//若去掉typedef則編譯報錯，error C2371: 「Simple2」: 重定義；不一樣的基類型
26 
27 注：在上面的聲明中，第一個和第二聲明被編譯器看成兩個徹底不一樣的類型，即便他們的成員列表是同樣的，若是令t3=&s1，則是非法的。

注：在通常狀況下，tag、member-list、variable-list這3部分至少要出現2個。函數

1.3 C++中的結構體

說明：在C語言中，結構體不能包含函數。在面向對象的程序設計中，對象具備狀態（屬性）和行爲，狀態保存在成員變量中，行爲經過成員方法（函數）來實現。C語言中的結構體只能描述一個對象的狀態，不能描述一個對象的行爲。在C++中，考慮到C語言到C++語言過渡的連續性，對結構體進行了擴展，C++的結構體能夠包含函數，這樣，C++的結構體也具備類的功能，與class不一樣的是，結構體包含的函數默認爲public，而不是private。
注：在C++中，結構體能夠包含函數。
定義與聲明：學習

(1)示例代碼一：測試

1 struct tag 
2 {
3     member-list
4 }variable-list;
5 注：struct爲結構體關鍵字；
6    tag爲結構體的標誌；
7    member-list爲結構體成員變量及成員函數列表，其必須列出其全部成員；
8    variable-list爲此結構體聲明的變量；

(2)示例代碼二：spa

 1 #include <iostream> 
 2 
 3 using namespace std;
 4 
 5 struct SAMPLE
 6 {
 7     int x;
 8     int y;
 9     int add() {return x+y;}
10 }s1;
11 
12 int main()
13 {
14     cout<<"沒初始化成員變量的狀況下："<<s1.add()<<endl;
15     s1.x = 3;
16     s1.y = 4;
17     cout<<"初始化成員變量的狀況下："<<s1.add()<<endl;
18     system("pause");
19     return 0;
20 }
21 =>沒初始化成員變量的狀況下：0
22   初始化成員變量的狀況下：7

C++中的結構體與類的區別： (1)class中默認的成員訪問權限是private的，而struct中則是public的。 (2)class繼承默認是private繼承，而從struct繼承默認是public繼承。.net

1.4 結構體的做用

在實際項目中，結構體是大量存在的。研發人員常使用結構體來封裝一些屬性來組成新的類型。因爲C語言內部程序比較簡單，研發人員一般使用結構體創造新的「屬性」，其目的是簡化運算。
結構體在函數中的做用不是簡便，最主要的做用就是封裝。封裝的好處就是能夠再次利用。讓使用者沒必要關心這個是什麼，只要根據定義使用就能夠了。

1.5 結構體的大小與內存對齊

默認的對齊方式：各成員變量在存放的時候根據在結構中出現的順序依次申請空間，同時按照上面的對齊方式調整位置，空缺的字節VC會自動填充。同時VC爲了確保結構的大小爲結構的字節邊界數（即該結構中佔用最大空間的類型所佔用的字節數）的倍數，因此在爲最後一個成員變量申請空間後，還會根據須要自動填充空缺的字節。設計
注：VC對變量存儲的一個特殊處理。爲了提升CPU的存儲速度，VC對一些變量的起始地址作了「對齊」處理。在默認狀況下，VC規定各成員變量存放的起始地址相對於結構的起始地址的偏移量必須爲該變量的類型所佔用的字節數的倍數。指針

(1)示例代碼一：

1 struct MyStruct
2 {
3     double dda1;
4     char dda;
5     int type;
6 };
7 //錯：sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13。
8 //對：當在VC中測試上面結構的大小時，你會發現sizeof(MyStruct)爲16。

注：爲上面的結構分配空間的時候，VC根據成員變量出現的順序和對齊方式。

(1)先爲第一個成員dda1分配空間，其起始地址跟結構的起始地址相同（恰好偏移量0恰好爲sizeof(double)的倍數），該成員變量佔用sizeof(double)=8個字節；
(2)接下來爲第二個成員dda分配空間，這時下一個能夠分配的地址對於結構的起始地址的偏移量爲8，是sizeof(char)的倍數，因此把dda存放在偏移量爲8的地方知足對齊方式，該成員變量佔用sizeof(char)=1個字節；
(3)接下來爲第三個成員type分配空間，這時下一個能夠分配的地址對於結構的起始地址的偏移量爲9，不是sizeof(int)=4的倍數，爲了知足對齊方式對偏移量的約束問題，VC自動填充3個字節（這三個字節沒有放什麼東西），這時下一個能夠分配的地址對於結構的起始地址的偏移量爲12，恰好是sizeof(int)=4的倍數，因此把type存放在偏移量爲12的地方，該成員變量佔用sizeof(int)=4個字節；
這時整個結構的成員變量已經都分配了空間，總的佔用的空間大小爲：8+1+3+4=16，恰好爲結構的字節邊界數（即結構中佔用最大空間的類型所佔用的字節數sizeof(double)=8）的倍數，因此沒有空缺的字節須要填充。因此整個結構的大小爲：sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16，其中有3個字節是VC自動填充的，沒有聽任何有意義的東西。
(2)示例代碼二：交換一下上述例子中MyStruct的成員變量的位置

1 struct MyStruct
2 {
3     char dda;
4     double dda1;
5     int type;
6 };
7 //錯：sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13。
8 //對：當在VC中測試上面結構的大小時，你會發現sizeof(MyStruct)爲24。

注：爲上面的結構分配空間的時候，VC根據成員變量出現的順序和對齊方式。
(1)先爲第一個成員dda分配空間，其起始地址跟結構的起始地址相同（恰好偏移量0恰好爲sizeof(char)的倍數），該成員變量佔用sizeof(char)=1個字節；
(2)接下來爲第二個成員dda1分配空間，這時下一個能夠分配的地址對於結構的起始地址的偏移量爲1，不是sizeof(double)=8的倍數，須要補足7個字節才能使偏移量變爲8（知足對齊方式），所以VC自動填充7個字節，dda1存放在偏移量爲8的地址上，它佔用8個字節；
(3)接下來爲第三個成員type分配空間，這時下一個能夠分配的地址對於結構的起始地址的偏移量爲16，是sizeof(int)=4的倍數，知足int的對齊方式，因此不須要VC自動填充，type存放在偏移量爲16的地址上，該成員變量佔用sizeof(int)=4個字節；這時整個結構的成員變量已經都分配了空間，總的佔用的空間大小爲：1+7+8+4=20，不是結構的節邊界數（即結構中佔用最大空間的類型所佔用的字節數sizeof(double)=8）的倍數，因此須要填充4個字節，以知足結構的大小爲sizeof(double)=8的倍數。因此該結構總的大小爲：sizeof(MyStruct)爲1+7+8+4+4=24。其中總的有7+4=11個字節是VC自動填充的，沒有聽任何有意義的東西。
字節的對齊方式：
在VC中提供了#pragmapack(n)來設定變量以n字節對齊方式。n字節對齊就是說變量存放的起始地址的偏移量有兩種狀況：第一，若是n大於等於該變量所佔用的字節數，那麼偏移量必須知足默認的對齊方式；第二，若是n小於該變量的類型所佔用的字節數，那麼偏移量爲n的倍數，不用知足默認的對齊方式。結構的總大小也有個約束條件，分下面兩種狀況：若是n大於全部成員變量類型所佔用的字節數，那麼結構的總大小必須爲佔用空間最大的變量佔用的空間數的倍數；不然必須爲n的倍數。
注：VC對結構的存儲的特殊處理確實提升了CPU存儲變量的速度，但有時也會帶來一些麻煩，咱們也能夠屏蔽掉變量默認的對齊方式，本身來設定變量的對齊方式。

(1)示例代碼：

 1 #pragmapack(push)//保存對齊狀態
 2 
 3 
 4 #pragmapack(4)//設定爲4字節對齊
 5 
 6 struct test
 7 {
 8     char m1;
 9     double m4;
10     int m3;
11 };
12 
13 #pragmapack(pop)//恢復對齊狀態

注：以上結構的大小爲16，下面分析其存儲狀況。

(1)首先爲m1分配空間，其偏移量爲0，知足咱們本身設定的對齊方式（4字節對齊），m1佔用1個字節；
(2)接着開始爲m4分配空間，這時其偏移量爲1，須要補足3個字節，這樣使偏移量知足爲n=4的倍數（由於sizeof(double)大於n）,m4佔用8個字節；
(3)接着爲m3分配空間，這時其偏移量爲12，知足爲4的倍數，m3佔用4個字節；這時已經爲全部成員變量分配了空間，共分配了16個字節，知足爲n的倍數。若是把上面的#pragmapack(4)改成#pragma pack(8)，那麼咱們能夠獲得結構的大小爲24。