C++提供了许多种基本的数据类型（如int、float、double、char等）供用户使用。但是由于程序需要处理的问题往往比较复杂，而且呈多样化，已有的数据类型显得不能满足使用要求。因此C++允许用户根据需要自己声明一些类型，用户可以自己声明的类型还有结构体类型(structure)、共用体类型(union)、枚举类型(enumeration)、类类型(class )等，这些统称为用户自定义类型(user-defined type,UDT)。

在C语言中，结构体(struct)指的是一种数据结构，是C语言中聚合数据类型(aggregate data type)的一类。结构体可以被声明为变量、指针或数组等，用以实现较复杂的数据结构。结构体同时也是一些元素的集合，这些元素称为结构体的成员(member)，且这些成员可以为不同的类型，成员一般用名字访问。

C++提供了许多种基本的数据类型(如int、float、double、char等)供用户使用。但是由于程序需要处理的问题往往比较复杂，而且呈多样化，已有的数据类型显得不能满足使用要求。因此C++允许用户根据需要自己声明一些类型,用户可以自己声明的类型还有结构体类型(structure)、共用体类型(union)、枚举类型(enumeration)、类类型(class )等，这些统称为用户自定义类型(user-defined type,UDT)。

在一个组合项中包含若干个类型不同（当然也可以相同）的数据项。C和C++允许用户自己指定这样一种数据类型，它称为结构体。它相当于其他高级语言中的记录(record)。例如，可以通过下面的声明来建立数据类型。

struct Student//声明一个结构体类型Student

{

int num;//包括一个整型变量num

char name[20];//包括一个字符数组name，可以容纳20个字符

char sex;//包括一个字符变量sex

int age;//包括一个整型变量age

float score;//包括一个单精度型变量

char addr[30];//包括一个字符数组addr，可以容纳30个字符

};//最后有一个分号

这样，程序设计者就声明了一个新的结构体类型Student(struct是声明结构体类型时所必须使用的关键字，不能省略)，它向编译系统声明： 这是一种结构体类型，它包括num, name, sex, age, score, addr等不同类型的数据项。应当说明Student是一个类型名，它和系统提供的标准类型（如int、char、float、double 一样，都可以用来定义变量，只不过结构体类型需要事先由用户自己声明而已。

声明一个结构体类型的一般形式为

struct 结构体类型名{成员表列}；

结构体类型名用来作结构体类型的标志。上面的声明中Student就是结构体类型名。大括号内是该结构体中的全部成员(member)，由它们组成一个特定的结构体。上例中的num,name,sex,score等都是结构体中的成员。在声明一个结构体类型时必须对各成员都进行类型声明即类型名成员名；每一个成员也称为结构体中的一个域(field)。成员表列又称为域表。

成员名的定名规则与变量名的定名规则相同

声明结构体类型的位置一般在文件的开头，在所有函数(包括main函数)之前，以便本文件中所有的函数都能利用它来定义变量。当然也可以在函数中声明结构体类型。

在C语言中，结构体的成员只能是数据(如上面例子中所表示的那样)。

C++对此加以扩充，结构体的成员既可以包括数据(即数据成员)，又可以包括函数(即函数成员)，以适应面向对象的程序设计。

前面只是指定了一种结构体类型，它相当于一个模型，但其中并无具体数据，系统也不为之分配实际的内存单元为了能在程序中使用结构体类型的数据，应当定义结构体类型的变量，并在其中存放具体的数据。

（1） 先声明结构体类型再定义变量名如上面已定义了一个结构体类型Student，可以用它来定义结构体变量。如

struct Student student1, student2；

以上定义了student1和student2为结构体类型struct Student的变量，即它们具有struct Student类型的结构。在定义了结构体变量后，系统会为之分配内存单元。例如student1和student2在内存中各占63个字节

（4+20+1+4+4+30=63）。

但是这里需要注意：名义上计算大小为63，根据不同编译器，内存存储会有所不同，在存储该结构体时会按照内存对齐进行相关处理，系统默认对齐系数为4（即按int类型对齐，粗略认识可以认为每相邻两个数据成员存储是大小是4的整数倍，请参考下面对比结构体），详情请参考内存对齐，因此该结构体实际大小为：68，具体计算如下：

{

int num;//整型，4个字节

char name[20];//字符数组20个字节，4的整数倍，取20字节

char sex;//字符类型，一个字节，往下不能凑齐4个字节，因此取4个字节

int age;//以下同理 4个字节

float score;//4个字节

char addr[30];//字符数组30个字节，取4整数倍，因此为32

}

故实际大小为：4+20+4+4+4+32=68

对比结构体：1

{

int num;//整型，4个字节

char name[19];//字符数组19个字节，往下能取4的整数倍，取20字节

char sex;//存放在上面字符数组char name[19]后面，凑成20字节，为了表示存在这个数据，在这里给个0

int age;//以下同理 4个字节

float score;//4个字节

char addr[30];//字符数组30个字节，取4整数倍，因此为32

}

故实际大小为：4+20+0+4+4+32=64

对比结构体：2{

int num;//整型，4个字节

char name[20];//字符数组19个字节，往下能取4的整数倍，取20字节

char sex;//字符类型，一个字节，往下能凑上一个字符数据字节，单任不能凑齐4个字节，因此取4个字节

char test;//新增加的数据类型，已往上存放，为了表示存在这个数据，这里给个0

int age;//以下同理 4个字节

float score;//4个字节

char addr[30];//字符数组30个字节，取4整数倍，因此为32

}

故实际大小为：4+20+4+0+4+4+32=68

(2) 在声明类型的同时定义变量

例如：

struct Student//声明结构体类型Student

{

int num;

char name[20];

char sex;

int age;

float score;

char addr[30];

}student1,student2;//定义两个结构体类型Student的变量student1,student2

这种形式的定义的一般形式为

struct 结构体名

{

成员表列

}变量名表列；

(3) 直接定义结构体类型变量

其一般形式为

struct//注意没有结构体类型名

{

成员表列

} 变量名表列；

这种方法虽然合法，但很少使用。提倡先定义类型后定义变量的第(1)种方法。

在程序比较简单，结构体类型只在本文件中使用的情况下，也可以用第(2)种方法。

关于结构体类型，有几点要说明：

(1) 不要误认为凡是结构体类型都有相同的结构。实际上，每一种结构体类型都有自己的结构，可以定义出许多种具体的结构体类型。

(2) 类型与变量是不同的概念，不要混淆。只能对结构体变量中的成员赋值，而不能对结构体类型赋值。在编译时，是不会为类型分配空间的，只为变量分配空间。

(3) 对结构体中的成员（即“域”），可以单独使用，它的作用与地位相当于普通变量。

(4) 成员也可以是一个结构体变量。

如

struct Date //声明一个结构体类型Date

{

int month;

int day;

int year;

};

struct Student

//声明一个结构体类型Student

{

int num;

char name[20];

char sex;

int age;

Date birthday;

char addr[30];

}student1,student2;

//定义student1和student2为结构体类型Student的变量Student的结构。

(5) 结构体中的成员名可以与程序中的变量名相同,但二者没有关系。

例如,程序中可以另定义一个整型变量num,它与student中的num是两回事,互不影响。

和其他类型变量一样，对结构体变量可以在定义时指定初始值。如

struct Student

{

int num;

char name[20];

char sex;

int age;

float score;

char addr[30];

这样，变量student1中的数据如图7.2中所示。也可以采取声明类型与定义变量分开的形式，在定义变量时进行初始化：

student2= student1;

在定义了结构体变量以后,当然可以引用这个变量。

(1) 可以将一个结构体变量的值赋给另一个具有相同结构的结构体变量。

如上面的student1和student2都是student类型的变量，可以这样赋值：

student1= student2;

(2) 可以引用一个结构体变量中的一个成员的值。

例如， student1.num表示结构体变量student1中的成员的值，如果student1的值如图7.2所示，

则student1.num的值为10001。

引用结构体变量中成员的一般方式为

结构体变量名.成员名

例如可以这样对变量的成员赋值:

student1.num=10010;

(3) 如果成员本身也是一个结构体类型,则要用若干个成员运算符,一级一级地找到最低一级的成员。

例如,对上面定义的结构体变量student1, 可以这样访问各成员:

student1.num (引用结构体变量student1中的num成员)

如果想引用student1变量中的birthday成员中的month成员，不能写成student1.month，

必须逐级引用，即

student1.birthday.month=12;

(引用结构体变量student1中的birthday成员中的month成员)

(4) 不能将一个结构体变量作为一个整体进行输入和输出。

例如,已定义student1和student2为结构体变量,并且它们已有值。不能企图这样输出结构体变量中的各成员的值:

cin>>student1;

只能对结构体变量中的各个成员分别进行输入和输出。

(5) 对结构体变量的成员可以像普通变量一样进行各种运算（根据其类型决定可以进行的运算种类）。例如

student2.score=student1.score；

sum=student1.score+student2.score；

student1.age++；

++student1.age；

由于“.”运算符的优先级最高，student1.age++相当于(student1.age)++ 。++是对student1.age进行自加运算，而不是先对age进行自加运算。

(6) 可以引用结构体变量成员的地址，也可以引用结构体变量的地址。如

cout<<&student1;//输出student1的首地址

cout<<&student1.age;//输出student1.age的地址

结构体变量的地址主要用作函数参数，将结构体变量的地址传递给形参。

例 引用结构体变量中的成员。

#include

using namespace std;

struct Date//声明结构体类型Date

{int month;

int day;

int year;

};

{int num;

char sex;

Date birthday;//声明birthday为Date类型的成员

float score;

}student1,student2={10002,″Wang Li″,′f′,5,23,1982,89.5};

//定义Student 类型的变量student1,student2，并对student2初始化

int main( )

{ student1=student2;//将student2各成员的值赋予student1的相应成员

cout<

cout<

cout<

return 0; }

运行结果如下：

10002 Wang Li f 5/23/1982 89.5 7.1.4

数组

一个结构体变量中可以存放一组数据（如一个学生的学号、姓名、成绩等数据）。如果有10个学生的数据需要参加运算，显然应该用数组，这就是结构体数组。结构体数组与以前介绍过的数值型数组的不同之处在于：

每个数组元素都是一个结构体类型的数据，它们都分别包括各个成员项。

定义

定义结构体数组和定义结构体变量的方法相仿，定义结构体数组时只需声明其为数组即可。如

{ int num;

char name[20];

char sex;

int age;

float score;

char addr[30];

};

Student stu[3];//定义Student类型的数组stu

也可以直接定义一个结构体数组，如

struct Student

{ int num;

char name[20];

char sex;

int age;

float score;

char addr[30];

}stu[3];

或

struct

{ int num;

char name[20];

char sex;

int age;

float score;

char addr[30];

}stu[3];

结构体数组的初始化与其他类型的数组一样，对结构体数组可以初始化。如

struct Student

{

int num;

char name[20];

char sex;

int age;

float score;

char addr[30];

}stu[3]={

{10101,″Li Lin″, ′M′, 18,87.5, ″103 Beijing Road″},

{10102,″Zhang Fun″,′M′，19,99, ″130 Shanghai Road″},

{10104,″Wang Min″,′F′, 20,78.5, ″1010 Zhongshan Road″}};

定义数组stu时，也可以不指定元素个数，即写成以下形式：

stu[ ]={{…},{…},{…}}；

编译时，系统会根据给出初值的结构体常量的个数来确定数组元素的个数。

一个结构体常量应包括结构体中全部成员的值。当然，数组的初始化也可以用以下形式：

Student stu[ ]={{…},{…},{…}};//已事先声明了结构体类型Student

由上可以看到，结构体数组初始化的一般形式是在所定义的数组名的后面加上 ={初值表列};

应用举例

下面举一个简单的例子来说明结构体数组的定义和引用。

例7.2对候选人得票的统计程序。设有3个候选人，最终只能有1人当选为领导。今有10个人参加投票，从键盘先后输入这10个人所投的候选人的名字，要求最后输出这3个候选人的得票结果。可以定义一个候选人结构体数组，包括3个元素，在每个元素中存放有关的数据。

程序如下：

#include

struct Person//声明结构体类型Person

{

char name[20];

int count;

}Person leader[3]={″Li″,0,″Zhang″,0,″Fun″,0};

//定义Person类型的数组，内容为3个候选人的姓名和当前的得票数

int main( )

{

int i,j;

char leader_name[20];

//leader_name为投票人所选的人的姓名

for(i=0;i<10;i++) {cin>>leader_name;

//先后输入10张票上所写的姓名

for(j=0;j<3;j++)//将票上姓名与3个候选人的姓名比较

if(strcmp(leader_name,leader[j].name)==0) leader[j].count++;

//如果与某一候选人的姓名相同，就给他加一票

}

cout<

for(i=0;i<3;i++)//输出3个候选人的姓名与最后得票数

{cout<

return 0;

}

运行情况如下：

Zhang↙ (每次输入一个候选人的姓名)

Li↙

Fun↙

Li↙

Zhang↙

Li↙

Zhang↙

Li↙

Fun↙

Wang↙

Li:4 (输出3个候选人的姓名与最后得票数)

Zhang:3

Fun:2

程序定义一个全局的结构体数组leader,它有3个元素，每一元素包含两个成员，即name（姓名）和count(得票数)。在定义数组时使之初始化，使3位候选人的票数都先置零。

在这个例子中，也可以不用字符数组而用string方法的字符串变量来存放姓名数据，程序可修改如下：

#include

#include

using namespace std;

struct Person

{

string name;//成员name为字符串变量

int count;

};

int main( )

{

Person leader[3]={″Li″,0,″Zhang″,0,″Fun″,0};

int i,j;

string leader_name;// leader_name为字符串变量

for(i=0;i<10;i++)

{

cin>>leader_name;

for(j=0;j<3;j++)

if(leader_name==leader[j].name) leader[j].count++

//用“==”进行比较

}

cout<

for(i=0;i<3;i++)

{cout<

return 0;

}

指针

一个结构体变量的指针就是该变量所占据的内存段的起始地址。可以设一个指针变量，用来指向一个结构体变量，此时该指针变量的值是结构体变量的起始地址。

指针变量也可以用来指向结构体数组中的元素。

类型一

指向结构体变量的指针引用结构体变量中的成员

下面通过一个简单例子来说明指向结构体变量的指针变量的应用。

例 指向结构体变量的指针的应用。

#include

#include

using namespace std;

int main( )

{

struct Student

//声明结构体类型student

{ int num;

char sex;

float score;

};

Student stu;

//定义Student类型的变量stu

Student *p=&stu;

//定义p为指向Student类型数据的指针变量并指向stu

stu.num=10301;

//对string变量可以直接赋值

stu.sex=′f′;

stu.score=89.5;

cout<

stu.score<

cout<

num<<″ ″<<(*p).name<<″ ″<<(*p).sex<<″ ″<<

(*p).score<

return 0;

}

程序运行结果如下：

10301 Wang Fun f 89.5 (通过结构体变量名引用成员)

10301 Wang Fun f 89.5 (通过指针引用结构体变量中的成员)

两个cout语句输出的结果是相同的。

为了使用方便和使之直观，C++提供了指向结构体变量的运算符->，

例如p->num表示指针p当前指向的结构体变量中的成员num。

p->num 和(*p).num等价。

同样，p->name等价于(*p).name。

也就是说，以下3种形式等价：

① 结构体变量.成员名。如stu.num。

② (*p).成员名。如(*p).num。

③ p->成员名。如p->num。

“->”称为指向运算符。

请分析以下几种运算：

p->n 得到p指向的结构体变量中的成员n的值。

p->n++ 得到p指向的结构体变量中的成员n的值，用完该值后使它加1。

++p->n 得到p指向的结构体变量中的成员n的值，并使之加1，然后再使用它。

类型二

用结构体变量和指向结构体变量的指针构成链表

链表是一种常见的重要的数据结构。

链表有一个“头指针”变量，以head表示，它存放一个地址。该地址指向一个元素。

链表中的每一个元素称为“结点”，每个结点都应包括两个部分：

一是用户需要用的实际数据，

二是下一个结点的地址。

可以看到链表中各元素在内存中的存储单元可以是不连续的。要找某一元素，可以先找到上一个元素，根据它提供的下一元素地址找到下一个元素。

可以看到，这种链表的数据结构，必须利用结构体变量和指针才能实现。

可以声明一个结构体类型，包含两种成员，一种是用户需要用的实际数据，另一种是用来存放下一结点地址的指针变量。

例如，可以设计这样一个结构体类型：

struct Student

{

int num;

float score;

Student *next;//next指向Student结构体变量

};

其中成员num和score是用户需要用到的数据，相当于图7.8结点中的A,B,C,D。next是指针类型的成员，它指向Student类型数据（就是next所在的结构体类型）。用这种方法就可以建立链表。

每一个结点都属于Student类型，在它的成员next中存放下一个结点的地址，程序设计者不必知道各结点的具体地址，只要保证能将下一个结点的地址放到前一结点的成员next中即可。

下面通过一个例子来说明如何建立和输出一个简单链表。

例 建立一个简单链表，它由3个学生数据的结点组成。输出各结点中的数据。

#define NULL 0

#include

struct Student

{

long num;

float score;

struct Student *next;

};

int main( )

{

Student a,b,c,*head,*p;

a. num=31001;

a.score=89.5;//对结点a的num和score成员赋值

b. num=31003;

b.score=90;//对结点b的num和score成员赋值

c. num=31007;

c.score=85;//对结点c的num和score成员赋值

head=&a;//将结点a的起始地址赋给头指针head

a.next=&b; //将结点b的起始地址赋给a结点的next成员

b.next=&c; //将结点c的起始地址赋给b结点的next成员

c.next=NULL; //结点的next成员不存放其他结点地址

p=head; //使p指针指向a结点

do

{

cout<num<<″ ″<score<

p=p->next; //使p指向下一个结点

} while (p!=NULL); //输出完c结点后p的值为NULL

return 0;

}

请读者考虑：

①各个结点是怎样构成链表的。

②p起什么作用？

本例是比较简单的，所有结点(结构体变量)都是在程序中定义的，不是临时开辟的，也不能用完后释放，这种链表称为静态链表。对各结点既可以通过上一个结点的next指针去访问，也可以直接通过结构体变量名a,b,c去访问。

动态链表则是指各结点是可以随时插入和删除的，这些结点并没有变量名，只能先找到上一个结点，才能根据它提供的下一结点的地址找到下一个结点。只有提供第一个结点的地址，即头指针head，才能访问整个链表。如同一条铁链一样，一环扣一环，中间是不能断开的。

函数参数

将一个结构体变量中的数据传递给另一个函数，有下列3种方法：

(1) 用结构体变量名作参数。一般较少用这种方法。

(2) 用指向结构体变量的指针作实参，将结构体变量的地址传给形参。

(3) 用结构体变量的引用变量作函数参数。

下面通过一个简单的例子来说明，并对它们进行比较。

例有一个结构体变量stu，内含学生学号、姓名和3门课的成绩。要求在main函数中为各成员赋值，在另一函数print中将它们的值输出。

方法一

用结构体变量作函数参数

#include

#include

using namespace std;

{ int num;

float score[3];

};

int main( )

{

void print(Student);//函数声明，形参类型为结构体Student

Student stu;//定义结构体变量

stu.num=12345;//以下5行对结构体变量各成员赋值

stu.score[0]=67.5;

stu.score[1]=89;

stu.score[2]=78.5;

print(stu);//调用print函数，输出stu各成员的值

return 0;

}

void print(Student st)

{

cout<

<<″ ″ <

}

运行结果为

12345 67.5 89 78.5

方法二

用指向结构体变量的指针作实参

#include

#include

using namespace std;

struct Student

{

int num; string name;//用string类型定义字符串变量

float score[3];

}stu={12345,″Li Fung″,67.5,89,78.5};//定义结构体student变量stu并赋初值

int main( )

{

void print(Student *);//函数声明，形参为指向Student类型数据的指针变量

Student *pt=&stu;//定义基类型为Student的指针变量pt，并指向stu

print(pt);//实参为指向Student类数据的指针变量

return 0;

}

//定义函数，形参p是基类型为Student的指针变量

void print(Student *p)

{

cout<num<<″ ″<name<<″ ″<score[0]<<″ ″ <<

p->score[1]<<″ ″<score[2]<

}

调用print函数时，实参指针变量pt将stu的起始地址传送给形参p（p也是基类型为student的指针变量）。这样形参p也就指向stu，见图7.10。

在print函数中输出p所指向的结构体变量的各个成员值，它们也就是stu的成员值。在main函数中也可以不定义指针变量pt，而在调用print函数时以&stu作为实参，把stu的起始地址传给实参p。

图7.10

方法三

用结构体变量的引用作函数参数

#include

#include

using namespace std;

struct Student

{

int num;

string name;

float score[3];

}stu={12345,″Li Li″,67.5,89,78.5};

void main( )

{

void print(Student &);

//函数声明，形参为Student类型变量的引用

print(stu);

//实参为结构体Student变量

}

//函数定义，形参为结构体Student变量的引用

void print(Student &stud)

{

cout<

<<″ ″ <

}

程序(1)用结构体变量作实参和形参，程序直观易懂，效率是不高的。

程序(2)采用指针变量作为实参和形参，空间和时间的开销都很小，效率较高。但程序（2）不如程序(1)那样直接。

程序(3)的实参是结构体Student类型变量，而形参用Student类型的引用，虚实结合时传递的是stu的地址，因而效率较高。它兼有(1)和(2)的优点。

引用变量主要用作函数参数，它可以提高效率，而且保持程序良好的可读性。在本例中用了string方法定义字符串变量，在某些C++系统中不能运行这些程序，读者可以修改程序，使之能在自己所用的系统中运行。

分配

在软件开发过程中，常常需要动态地分配和撤销内存空间，例如对动态链表中结点的插入与删除。

在C语言中是利用库函数malloc和free来分配和撤销内存空间的。

sizeof

C++提供了较简便而功能较强的运算符new和delete来取代malloc和free函数。

注意： new和delete是运算符，不是函数，因此执行效率高。

虽然为了与C语言兼容，C++仍保留malloc和free函数，但建议用户不用malloc和free函数，而用new和delete运算符。

new运算符的例子：

new int;//开辟一个存放整数的存储空间，返回一个指向该存储空间的地址(即指针)

new int(100);//开辟一个存放整数的空间，并指定该整数的初值为100，返回一个指向该存储空间的地址

new char[10];//开辟一个存放字符数组(包括10个元素)的空间，返回首元素的地址

new int[5][4];//开辟一个存放二维整型数组(大小为5*4)的空间，返回首元素的地址

float *p=new float (3.14159);//开辟一个存放单精度数的空间，并指定该实数的初值为//3.14159，将返回的该空间的地址赋给指针变量p

new运算符使用的一般格式为

new 类型 [初值]

用new分配数组空间时不能指定初值。如果由于内存不足等原因而无法正常分配空间，则new会返回一个空指针NULL，用户可以根据该指针的值判断分配空间是否成功。

delete运算符使用的一般格式为

delete [ ] 指针变量

例如要撤销上面用new开辟的存放单精度数的空间(上面第5个例子)，应该用

delete p；

前面用“new char[10];”开辟的字符数组空间，如果把new返回的指针赋给了指针变量pt，则应该用以下形式的delete运算符撤销该空间：

delete [] pt；//在指针变量前面加一对方括号，表示是对数组空间的操作

例 开辟空间以存放一个结构体变量。

#include

#include

using namespace std;

struct Student //声明结构体类型Student

{ string name;

int num;

char sex;

};

int main( )

{ Student *p; //定义指向结构体类型Student的数据的指针变量

p=new Student; //用new运算符开辟一个存放Student型数据的空间

p->name=″Wang Fun″; //向结构体变量的成员赋值

p->num=10123;

p->sex='m';

cout<name<num

<sex<

delete p;//撤销该空间

return 0;

}

运行结果为

Wang Fun 10123 m

在动态分配/撤销空间时，往往将这两个运算符和结构体结合使用，是很有效的。可以看到：

要访问用new所开辟的结构体空间，无法直接通过变量名进行，只能通过指针p进行访问。如果要建立一个动态链表，必须从第一个结点开始，逐个地开辟结点并输入各结点数据，通过指针建立起前后相链的关系。

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最新修订时间：2023-12-24 20:00

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