C++结构体完全攻略（超详细）

概述结构体 是一个由程序员定义的数据类型，可以容纳许多不同的数据值。在过去，面向对象编程的应用尚未普及之前，程序员通常使用这些从逻辑上连接在一起的数据组合到一个单元中。 结构体是一个由程序员定义的数据类型，可以容纳许多不同的数据值。在过去，面向对象编程的应用尚未普及之前，程序员通常使用这些从逻辑上连接在一起的数据组合到一个单元中。一旦结构体类型被声明并且其数据成员被标识，即可创建该类型的多个变量，就像可以为同一个类创建多个对象一样。

虽然今天结构体较少使用，但知道它们是什么，以及如何使用它们仍然很重要，这并不仅仅是因为可以在较老的程序中遇到它们，还因为在某些情况下，类的实例无法使用，这时必须使用结构体。

声明结构体的方式和声明类的方式大致相同，其区别如下：使用关键字 struct 而不是关键字 class。尽管结构体可以包含成员函数，但它们很少这样做。所以，通常情况下结构体声明只会声明成员变量。结构体声明通常不包括 public 或 private 的访问修饰符。类成员默认情况是私有的，而结构体的成员则默认为 public。程序员通常希望它们保持公开，只需使用默认值即可。
以下是一个结构体声明的示例，该结构体将 5 个变量绑定在一起，保存了员工的工资单数据。这个特殊结构体的名称是 PayRoll。请注意，它以大写字母开头，这和类名使用大写字母开头的约定一样。另外还要注意，与类声明一样，在结构体声明的大括号后面必须有一个分号。

struct PayRoll{    int empNumber;    string name;    double hours,payRate,grosspay;};

正如在类的对象被创建之前，类声明不会被实例化一样，结构体声明不会创建任何结构体的实例。本示例中的结构体声明只是告诉编译器PayRoll结构体看起来的样子。它本质上是创建一个名为 PayRoll 的新数据类型。

定义 PayRoll 结构体的变量和定义其他任何变量的方式并无二致，首先列出数据类型，然后是变量名称。以下定义语句创建了 PayRoll 结构体的 3 个变量：

PayRoll depthead,foreman,associate;

它们每一个都是 PayRoll 结构体的实例，可以被分配和拥有自己的内存，以保存其成员数据。请注意，尽管 3 个结构体变量具有不同的名称，但每个变量都包含具有相同名称的成员，如图 1 所示。

图 1 每个结构体变量都包含具有相同名称的成员初始化结构体当定义结构体变量时，可以通过两种方式初始化它：使用初始化列表或构造函数。
初始化列表初始化结构体变量成员的最简单的方法是使用初始化列表。初始化列表是用于初始化一组内存位置的值列表。列表中的项目用逗号分隔并用大括号括起来。

例如，假设已经声明了以下 Date 结构体：

struct Date{    int day,month,year;};

定义和初始化 Date 变量的方式是：先指定变量名，后接赋值运算符和初始化列表，如下所示：

Date birthday = {23,8,1983};

该声明定义 birthday 是一个 Date 结构体的变量，大括号内的值按顺序分配给其成员。所以 birthday 的数据成员已初始化，如图 2 所示。


图 2 已经初始化的 birthday 的数据成员
也可以仅初始化结构体变量的部分成员。例如，如果仅知道要存储的生日是8月23日， 但不知道年份，则可以按以下方式定义和初始化变量：

Date birthday = {23,8};

这里只有 day 和 month 成员被初始化，year 成员未初始化。但是，如果某个结构成员未被初始化，则所有跟在它后面的成员都需要保留为未初始化。使用初始化列表时，C++ 不提供跳过成员的方法。以下语句试图跳过 month 成员的初始化。这是不合法的。

Date birthday = {23,1983}; //非法

还有一点很重要，不能在结构体声明中初始化结构体成员，因为结构体声明只是创建一个新的数据类型，还不存在这种类型的变量。例如，以下声明是非法的：

//非法结构体声明struct Date{    int day = 23,month = 8,year = 1983;}；

因为结构体声明只声明一个结构体“看起来是什么样子的”，所以不会在内存中创建成员变量。只有通过定义该结构体类型的变量来实例化结构体，才有地方存储初始值。
构造函数初始化结构体虽然初始化列表易于使用，但它有两个缺点：如果有某个成员未被初始化，那么在这种情况下，跟随在该成员后面的成员都不能初始化。如果结构体包括任何诸如字符串之类的对象，那么在许多编译器上它都将无法运行。
在这些情况下，可以使用构造函数来初始化结构体成员变量，这和初始化类成员变量是相同的。与类构造函数一样，结构体的构造函数必须是与结构体名称相同的公共成员函数，并且没有返回类型。因为默认情况下，所有结构体成员都是公开的，所以不需要使用关键字 public。

以下是一个名为 Employee 的结构体的声明语句，它包含一个具有两参数的构造函数，以便在创建一个 Employee 变量而不向其传递任何参数时，提供默认值：

struct Employee{    string name;    // 员工姓名    int vacationDays,// 允许的年假    daysUsed;    //已使用的年假天数    Employee (string n ="",int d = 0)    // 构造函数    {        name = n;        vacationDays = 10;        daysUsed = d;    }};

访问结构体成员结构体成员的访问方式与类的公共成员一样，都是使用点运算符。但是，类的数据成员通常是私有的，必须通过函数访问。因为结构数据成员是公共的，所以它们可以被直接访问，并且可以像常规变量一样使用。以下语句即可为前面创建的每个 PayRoll 变量的 empNumber 成员赋值：

depthead.empNumber = 475;foreman.empNumber = 897;associate.empNumber = 729;

以下语句将显示 depthead 变量所有成员的内容：

cout << depthead.empNumber << endl;cout << depthead.name << endl;cout << depthead.hours << endl;cout << depthead.payRate << endl;cout << depthead.grosspay << endl;

下面的程序是使用 PayRoll 结构体的完整程序。请注意，在 cin 语句、cout 语句和数学运 算中，单个结构体成员的用法和常规变量基本上是一样的。

#include <iostream>#include <iomanip>#include <string>using namespace std;struct PayRoll{    int    empNumber; // Employee number    string name;    // Employee name    double hours,// Hours worked    payRate; // Hourly pay rate};int main(){    PayRoll employee; // Employee is a PayRoll structure    double grosspay; // Gross amount the employee earned this week    cout << "Enter the employee1s number:";    cin >> employee.empNumber;    cout << "Enter the employee's name: ";    cin.ignore();// Skip the '\n' character left in the input buffer    getline(cin,employee.name);    cout << "Hours worked this week: ";    cin >> employee.hours;    cout << "Employee's hourly pay rate: ";    cin >> employee.payRate;       // Calculate the employee's gross pay    grosspay = employee.hours * employee.payRate;    // display the results    cout << "\nHere is the employee1s payroll data:\n";    cout << "name:    " << employee.name << endl;    cout << "Employee number: " << employee.empNumber << endl;    cout << "Hours worked:    " << employee.hours << endl;    cout << "Hourly pay rate: " << employee.payRate << endl;    cout << fixed << showpoint << setprecision(2);    cout << "Gross pay: $" << grosspay << endl;    return 0;}

程序输出结果：

Enter the employee1s number:2214
Enter the employee's name: Jack Smith
Hours worked this week: 40
Employee's hourly pay rate: 12.50

Here is the employee1s payroll data:
name:   Jack Smith
Employee number: 2214
Hours worked:   40
Hourly pay rate: 12.5
Gross pay: $500.00

程序中，变量 employee 被定义在第 17 行，它是 Payroll 结构体的一个实例。此后就可以通过变量名称和点运算符来访问其中的 5 个数据成员。例如，在第 22 行中，以下语句将读取变量的 empNumber 成员中的值：

cin >> employee.empNumber; //正确

如果试图通过结构体类型的名称来访问该成员，那么结果将是错误的：

cin >> Payroll.empNumber; //错误

结构体嵌套正如一个类的对象可以嵌套在另一个类中一样，一个结构体的实例也可以嵌套在另一个结构体中。例如，来看以下声明：

struct Costs{    double wholesale;    double retail;};struct Item{    string partNum;    string description;    Costs pricing;};

Costs 结构体有两个 double 类型成员，wholesale 和 retail。Item 结构体有 3 个成员，前 2 个是 partNum 和 description，它们都是 string 对象。第 3 个是 pricing，它是一个嵌套的 Costs 结构体。如果定义了一个名为 wIDge t的 Item 结构体，则图 3 说明了其成员。

图 3 在 Widget 的成员中包含一个嵌套结构体
它们可以按以下方式访问：

Widget.partnum = "123A";Widget.description = "iron Widget";Widget.pricing.wholesale = 100.0;Widget.pricing.retail = 150.0;

请注意，wholesale 和 retail 不是 Widget 的成员，pricing 才是。要访问 wholesale 和 retail，必须首先访问 Widget 的定价 pricing，然后由于它是一个 Costs 结构体，所以同样可以使用点运算符访问其 wholesale 和 retail 成员。

还要注意，对于所有结构体来说，访问成员时必须使用成员名称，而不是结构体名称。例如，以下语句不合法：

cout << Widget.retail;    // 错误cout << Widget.Costs.wholesale;    // 错误

在决定是否使用嵌套结构体时，请考虑各种成员的相关性。一个结构体将逻辑上属于一体的项目绑定在一起。通常，结构体的成员是描述某个对象的属性。在上述示例中，对象是一个 Widget（小零部件），而 partNum（部件编号）、description（描述）、wholesale（批发）和 retail（零售）价格都是其属性。

当某些属性相关并形成对象属性的逻辑子组时，将它们绑定在一起并使用嵌套结构体是有意义的。请注意下面程序内部结构体中属性的相关性，它使用了嵌套结构体。

#include <iostream>#include <iomanip>#include <string>using namespace std;struct CostInfo{    double food,// Food costs    medical,// Medical costs    license,// license fee    misc; // Miscellaneous costs};struct PetInfo{    string name; // Pet name    string type; // Pet type    int age; // Pet age    CostInfo cost;    PetInfo() // Default constructor    {        name = "unkNown";        type = "unkNown";        age = 0;        cost.food = cost.medical = cost.license = cost.misc = 0.00;    }};int main(){    PetInfo pet;    pet.name = "Sassy";    pet.type = "cat";    pet.age = 5;    pet.cost.food = 300.00;    pet.cost.medical = 200.00;    pet.cost.license = 7.00;    cout << fixed << showpoint << setprecision(2);    cout << "Annual costs for my " << pet.age << "—year—old "<< pet.type << " " << pet.name << " are $"<< (pet.cost.food + pet.cost.medical +pet.cost.license + pet.cost.misc) << endl;    return 0;}

程序输出结果：
Annual costs for my 5-year-old cat Sassy are $507.00

将结构体传递给函数与类对象一样，结构体变量也可以通过值、引用和常量引用传递给函数。默认情况下，它们通过值传递，这意味着需要生成整个原始结构的副本并传递给函数。因为不希望浪费时间来复制整个结构体，所以，除非结构很小，否则一般会通过引用将结构体传递给函数。但是，这样意味着函数可以访问原始结构的成员变量，从而可能更改它们。如果不想让函数更改任何成员变量值，那么可以考虑将结构体变量作为一个常量引用传递给函数。

下面程序定义了一个结构体变量并将其传递给了两个函数。

//程序1#include <iostream>#include <iomanip>#include <string>using namespace std;struct Invltem// Holds data for an inventory item{    int partNum; // Part number    string description; // Item description    int onHand; // Units on hand    double price; // Unit price};// Function prototypesvoID getltemData(InvItem &) ;voID showItem(const InvItem &);int main(){    InvItem part; // define an Invltem structure variable.    getItemData(part);    showItem(part);    return 0;}voID getItemData(InvItem &item){    cout << "Enter the part number: ";    cin >> item.partNum;    cout << "Enter the part description: ";    cin.get();    getline (cin,item.description);    cout << "Enter the quantity on hand: ";    cin >> item.onHand;    cout << "Enter the unit price: ";    cin >> item.price;}voID showItem(const InvItem &item){    cout << fixed << showpoint << setprecision(2) << endl;    cout << "Part Number : " << item.partNum << endl;    cout << "Description : " << item.description << endl;    cout << "Units On Hand : " << item.onHand << endl;    cout << "Price    : $" << item.price << endl;}

程序输出结果：

Enter the part number: 800
Enter the part description: Screwdriver
Enter the quantity on hand: 135
Enter the unit price: 1.25

Part Number : 800
Description : Screwdriver
Units On Hand: 135
Price : $1.25

从函数返回一个结构体也可以从函数返回结构体变量。在这种情况下，函数的返回类型是结构体的名称。可以改写程序 1 以允许 getItemData 函数创建 Invltem 结构体的局部实例，将数据值放入其成员变量中，然后将其传递回 main，而不是将其作为引用变量从 main 接收。

以下是修改后的 getltemData 函数的样子：

InvItem getItemData(){    InvItem item;    cout << "Enter the part number:";    cin >> item.partNum;    cout << "Enter the part description: ";    cin.get();    getline(cin,item.description);    cout << "Enter the quantity on hand: ";    cin >> item.onHand;    cout << "Enter the unit price: ";    cin >> item.price;    return item;}

以下是从 main 中调用它的方法：

part = getItemData();

注意，C++ 只允许从函数返回单个值。然而，结构体提供了解决这一限制的方法。即使一个结构体可能有几个成员，它在技术上还是一个单一的对象。通过在结构体中打包多个值，可以从函数返回任意数量的值。
总结

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