Skip to main content

第33章 结构体与联合体

在C++中，结构体(Struct)和联合体(Union)是两种用户自定义的数据类型，用于将不同类型的数据组合在一起，方便数据的管理和操作。结构体适用于存储多个相关但不同类型的数据，而联合体则通过共享内存空间存储不同类型的数据。

33.1 结构体(Struct)​

33.1.1 结构体的定义​

结构体语法：

struct 结构体名{
    成员类型1 成员名1;
    成员类型2 成员名2;
    // ...更多成员
};

示例：定义学生结构体

struct Student{
    string name;//姓名
    int age;//年龄
    float score;//成绩
    char gender;//性别('M'男,'F'女)
};

33.1.2 结构体变量的定义与初始化​

  1. 定义结构体同时创建变量
struct Teacher{
    string name;
    int id;
} t1,t2;
  1. 先定义结构体，后创建变量
struct Student{
    string name;
    int age;
};
Student s1, s2;
  1. 初始化 顺序初始化：
Student s3 = {"张三", 18};

C++11指定成员初始化（顺序不限）：

Student s4 = {.age = 19, .name = "李四"};

33.1.3 结构体成员访问​

  • 普通结构体变量：. 成员访问符
  • 结构体指针：-> 箭头访问符
struct Student{
    string name;
    int age;
};
int main(){
    Student s={"王五", 20};
    Student* p= &s;
    // 普通变量访问
    cout<<"姓名："<<s.name<<"，年龄："<<s.age<<endl;
    // 指针访问
    cout<<"姓名："<<p->name<<"，年龄："<<p->age;
    s.age = 21;
    p->name="赵六";
    return 0;
}

33.1.4 结构体数组​

多个结构体组成数组，每一个数组元素都是结构体：

struct Book {
    string title;//书名
    string author;//作者
    float price;//价格
};
int main(){
    Book books[3]={
        {"C++ Primer", "Lippman", 89.0f},
        {"算法导论","CLRS",128.0f},
        {"编程珠玑","Bentley",59.0f}
    };
    for(int i=0;i<3;i++){
        cout<<"书名："<<books[i].title
        <<"，作者："<<books[i]
        <<"，价格："<<books[i].price<<endl;
    }
    return 0;
}

33.1.5 结构体作为函数参数/返回值​

  1. 值传递：拷贝完整结构体副本
struct Point{
    int x;
    int y;
};
void printPoint(Point p){
    cout<<"("<<p.x<<","<<p.y<<")";
}
  1. 引用传递：不拷贝，可修改原结构体
void movePoint(Point& p, int dx, int dy){
    p.x += dx;
    p.y += dy;
}
  1. 函数返回结构体
Point createPoint(int x, int y){
    Point p={x,y};
    return p;
}
int main(){
    Point p=createPoint(3,4);
    printPoint(p);
    movePoint(p,2,5);
    printPoint(p);
    return 0;
}

33.1.6 结构体嵌套​

结构体成员可以是另一个结构体，用于复杂数据描述：

struct Date{
    int year;
    int month;
    int day;
};
struct Employee{
    string id;
    string name;
    Date hireDate;//嵌套日期结构体
    float salary;
};
int main(){
    Employee emp={
        "E001",
        "张三",
        {2020,3,15},
        8000.0f
    };
    cout<<"入职日期："
    <<emp.hireDate.year<<"-"
    <<emp.hireDate.month<<"-"
    <<emp.hireDate.day;
    return 0;
}

33.2 联合体(Union)​

33.2.1 联合体定义​

联合体所有成员共享同一块内存，同一时刻只能存储其中一个成员。 语法：

union 联合体名{
    成员类型1 成员1;
    成员类型2 成员2;
};

示例：

union Data{
    int i;
    float f;
    char c;
};

33.2.2 联合体变量使用​

int main(){
    Data d;
    d.i=100;
    cout<<"d.i="<<d.i<<endl;
    d.f=3.14f;
    cout<<"d.f="<<d.f<<endl;
    d.c='A';
    cout<<"d.c="<<d.c<<endl;
    return 0;
}

修改一个成员会覆盖内存中其他成员的值，其他成员读取无意义。

33.2.3 联合体内存大小​

联合体占用内存等于最大成员的字节数。

union SizeTest{
    char a;//1字节
    int b;//4字节
    double c;//8字节
};
// sizeof(SizeTest) = 8

33.2.4 联合体应用场景​

  1. 节省内存：不同时刻只用一种数据；
  2. 二进制数据解析、底层类型内存查看； 示例：浮点数内存转整数查看
union Converter{
    float f;
    int i;
};
int main(){
    Converter conv;
    conv.f=3.14f;
    cout<<conv.i;
    return 0;
}

33.3 结构体与联合体核心区别​

对比项结构体 struct联合体 union
内存分配所有成员独立分配，内存叠加所有成员共享同一块内存
存储特性所有成员可同时存储有效值同一时间仅一个成员有效
大小所有成员内存之和（含对齐填充）等于最大成员字节数
使用场景存储一组关联不同属性数据同一内存复用，节省空间