C++中的结构体的认识

2023-01-06 16:27:56

C++中的结构体的认识

1. typedef的用法
　　在C/C++语言中，typedef常用来定义一个标识符及关键字的别名，它是语言编译过程的一部分，但它并不实际分配内存空间。

　　实例像：typedef int INT; typedef int ARRAY[10]; typedef (int*) pINT;

　　typedef可以增强程序的可读性，以及标识符的灵活性，但它也有“非直观性”等缺点。

2. #define的用法
　　#define为一宏定义语句，通常用它来定义常量(包括无参量与带参量)，以及用来实现那些“表面似和善、背后一长串”的宏，它本身并不在编译过程中进行，而是在这之前(预处理过程)就已经完成了，但也因此难以发现潜在的错误及其它代码维护问题。

　　它的实例像： #define INT int 　　#define TRUE 1 　　#define Add(a,b) ((a)+(b)); 　　#define Loop_10 for (int i=0; i<10; i++)

　　在Scott Meyer的Effective C++一书的条款1中有关于#define语句弊端的分析，以及好的替代方法，大家可参看。

3. typedef与#define的区别

　　从以上的概念便也能基本清楚，typedef只是为了增加可读性而为标识符另起的新名称(仅仅只是个别名)，而#define原本在C中是为了定义常量，到了C++，const、enum、inline的出现使它也渐渐成为了起别名的工具。有时很容易搞不清楚与typedef两者到底该用哪个好，如#define INT int这样的语句，用typedef一样可以完成，用哪个好呢？

　　我主张用typedef，因为在早期的许多C编译器中这条语句是非法的，只是现今的编译器又做了扩充。

　　为了尽可能地兼容，一般都遵循#define定义“可读”的常量以及一些宏语句的任务，而typedef则常用来定义关键字、冗长的类型的别名。

　　宏定义只是简单的字符串代换(原地扩展)，而typedef则不是原地扩展，它的新名字具有一定的封装性，以致于新命名的标识符具有更易定义变量的功能。

　　请看上面第一大点代码的第三行： typedef (int*) pINT; 以及下面这行: #define pINT2 int*

　　效果相同？实则不同！实践中见差别：pINT a,b;的效果同int *a; int *b;表示定义了两个整型指针变量。而pINT2 a,b;的效果同int *a, b; 表示定义了一个整型指针变量a和整型变量b。 注意：两者还有一个行尾;号的区别哦！

　　#define 宏是用来替换的上述为： int *a, b 显然b前面只有int的类型。

3. const基础

　　如果const关键字不涉及到指针，我们很好理解，下面是涉及到指针的情况：
　　int b = 500;　　

　　const int* a = &b; [1] 　　//指向常int变量的“可变指针”

　　int const *a = &b; [2] 　　//同上

　　int* const a = &b; [3] 　　//常指针，指针不能修改且指向int类型

　　const int* const a = &b; [4]　　 //指向"常int"的“常指针变量

　　如果你能区分出上述四种情况，那么，恭喜你，你已经迈出了可喜的一步。不知道，也没关系，我们可以参考《Effective c++》Item21上的做法，如果const位于星号的左侧，则const就是用来修饰指针所指向的变量，即指针指向为常量；如果const位于星号的右侧，const就是修饰指针本身，即指针本身是常量。因此，[1]和[2]的情况相同，都是指针所指向的内容为常量（const放在变量声明符的位置无关），这种情况下不允许对内容进行更改操作，如不能*a = 3 ；[3]为指针本自身是常量，而指针所指向的内容不是常量，这种情况下不能对指针本身进行更改操作，如a++是错误的；[4]为指针本身和指向的内容均为常量。

　　另外const 的一些强大的功能在于它在函数声明中的应用。

　　在一个函数声明中，const 可以修饰函数的返回值，或某个参数；对于成员函数，还可以修饰是整个函数。有如下几种情况，以下会逐渐的说明用法：

　　A& operator=(const A& a);

　　void fun0(const A* a );

　　void fun1( ) const; // fun1( ) 为类成员函数

　　const A fun2( );

4. const的初始化

　　先看一下const变量初始化的情况
　　（1）非指针const常量初始化的情况：

　　A b;　　 const A a = b;

　　2) 指针(引用)const常量初始化的情况：

　　A* d = new A();

　　const A* c = d; 或者：const A* c = new A();

　　引用： A f; 　　const A& e = f; // 这样作e只能访问声明为const的函数，而不能访问一般的成员函数；

　　[思考1]：以下的这种赋值方法正确吗？
　　const A* c=new A();
　　A* e = c;//正确，指向常对象允许指向“非常对象”{待测}
　　[思考2]：以下的这种赋值方法正确吗？
　　A* const c = new A();
　　A* b = c;//应该错误，因为非常指针不能接受“常指针”的内容。{待测}

5. 作为参数和返回值的const修饰符

　　其实，不论是参数还是返回值，道理都是一样的，参数传入时候和函数返回的时候，初始化const变量

　　（1）修饰参数的const，如 void fun0(const A* a ); void fun1(const A& a);即‘指针“或者”引用“

　　调用函数的时候，用相应的变量初始化const常量，则在函数体中，按照const所修饰的部分进行常量化，如形参为const A* a，则不能对传递进来的指针的内容进行改变，保护了原指针所指向的内容，即不能通过常指针修改原来的内存的内容；

　　如形参为const A& a，则不能对传递进来的引用对象进行改变，保护了原对象的属性。　　

　　[注意]：参数const通常用于参数为指针或引用的情况;

　　（2）修饰返回值的const，如const A fun2( ); const A* fun3( );

　　这样声明了返回值后，const按照"修饰原则"进行修饰，起到相应的保护作用。

 const Rational operator*(const Rational& lhs, const Rational& rhs)

  {

  　　return Rational(lhs.numerator() * rhs.numerator(), lhs.denominator() * rhs.denominator());

 }

　　返回值用const修饰可以防止允许这样的操作发生:

　　Rational a,b; Radional c; (a*b) = c;
　　一般用const修饰返回值为对象本身（非引用和指针）的情况多用于二目操作符重载函数并产生新对象的时候。（因为产生的操作符新对象是作为一个值，是没有修改需求，用于结果进行传递给接收器）

　　[总结] 一般情况下，函数的返回值为某个对象时，如果将其声明为const时，多用于操作符的重载。

　　通常，不建议用const修饰函数的返回值类型为某个对象或对某个对象引用的情况。

　　原因如下：
　　如果返回值为某个对象为const（const A test = A 实例）或某个对象的引用为const（const A& test = A实例），则返回值具有const属性，则返回实例只能访问类A中的公有（保护）数据成员和const成员函数，并且不允许对其进行赋值操作，这在一般情况下很少用到。

　　[思考3]：这样定义赋值操作符重载函数可以吗？
　　const A& operator=(const A& a);// 应该正确，函数体应用是“非常引用”，而接受是“常引用”，可以接受。因为是引用类型，所以不建议这样做{待测}

　　常对象允许接受 “非常对象”，反之则不能。

6. 类成员函数中const的使用

　　一般放在函数体后，形如：void fun() const;
　　如果一个成员函数的不会修改数据成员，那么最好将其声明为const，因为const成员函数中不允许对数据成员进行修改，如果修改，编译器将报错，这大大提高了程序的健壮性。

7. 使用const的一些建议

　　（1）要大胆的使用const，这将给你带来无尽的益处，但前提是你必须搞清楚原委；
　　（2）要避免最一般的赋值操作错误，如将const变量赋值，具体可见思考题；
　　（3）在参数中使用const应该使用引用或指针，而不是一般的对象实例，原因同上；
　　（4）const在成员函数中的三种用法（参数、返回值、函数）要很好的使用，如果作为类成员，则将关键字const写在声明的后面；
　　（5）不要轻易的将函数的返回值类型定为const;
　　（6）除了重载操作符外一般不要将返回值类型定为对某个对象的const引用;

8. typedef struct与struct的区别

　　（1）typedef为C语言的关键字，作用是为一种数据类型定义一个新名字。这里的数据类型包括内部数据类型（int,char等）和自定义的数据类型（struct等）。

　　在编程中使用typedef目的一般有两个，一个是给变量一个易记且意义明确的新名字，另一个是简化一些比较复杂的类型声明。至于typedef有什么微妙之处，请你接着看下面对几个问题的具体阐述。

　　（2）typedef & 结构的问题

　　当用下面的代码定义一个结构时，编译器报了一个错误，为什么呢？

　　莫非C语言不允许在结构中包含指向它自己的指针吗？请你先猜想一下，然后看下文说明：

typedef struct tagNode

{

　char *pItem;

　pNode pNext;

} *pNode;

　　①typedef的最简单使用

　　typedef long byte_4;

　　给已知数据类型long起个新名字，叫byte_4。

　　②typedef与结构结合使用

typedef struct tagMyStruct

{

　int iNum;

　long lLength;

} MyStruct;

　　这语句实际上完成两个操作：

　　【1】定义一个新的结构类型

struct tagMyStruct

{

　int iNum;

　long lLength;

};

　　分析：tagMyStruct称为“tag”，即“标签”，实际上是一个临时名字(相当于ClassName)，struct 关键字和tagMyStruct一起，构成了这个结构类型，不论是否有typedef，这个结构都存在。我们可以用struct tagMyStruct varName来定义变量

　　但要注意，使用tagMyStruct varName来定义变量是不对的，因为struct 和tagMyStruct合在一起才能表示一个结构类型。

　　【2】typedef为这个新的结构起了一个名字，叫MyStruct。

typedef 【 struct tagMyStruct 】 MyStruct;

　　因此，MyStruct实际上相当于struct tagMyStruct，我们可以使用MyStruct varName来定义变量。

　　③ 答案与分析

　　C语言当然允许在结构中包含指向它自己的指针，我们可以在建立链表等数据结构的实现上看到无数这样的例子，上述代码的根本问题在于typedef的应用。

　　根据我们上面的阐述可以知道：

　　新结构建立的过程中遇到了pNext域的声明，类型是pNode，要知道pNode表示的是类型的新名字，那么在类型本身还没有建立完成的时候，这个类型的新名字也还不存在，也就是说这个时候编译器根本不认识pNode。

　　④解决这个问题的方法有多种：

　　【1】

typedef struct tagNode

{

　char *pItem;

　struct tagNode *pNext;

} *pNode;

　　【2】

typedef struct tagNode *pNode;

struct tagNode

{

　char *pItem;

　pNode pNext;

};

　　注意：在这个例子中，你用typedef给一个还未完全声明的类型起新名字。C语言编译器支持这种做法。

　　在C++中，这种行为叫做”提前引用声明“，允许这样的搞法。

　　【3】规范做法：

typedef uint32 (* ADM_READDATA_PFUNC)( uint16*, uint32 );

这个以前没有看到过,个人认为是定义一个uint32的指针函数,uint16*, uint32 为函数里的两个参数; 
应该相当于#define uint32 (* ADM_READDATA_PFUNC)( uint16*, uint32 );

struct在代码中常见两种形式：

struct A

{

//...

};

struct

{

//...

} A;

这其实是两个完全不同的用法：
前者叫做“结构体类型定义”，意思是：定义{}中的结构为一个名称是“A”的结构体(临时标签名，相当于ClassName)。

这种用法在typedef中一般是：

typedef struct tagA //故意给一个不同的名字，作为结构体的实名

{

//...

} A; //结构体的别名。


后者是结构体变量定义，意思是：以{}中的结构，定义一个名称为"A"的变量。这里的结构体称为匿名结构体，是无法被直接引用的。

也可以通过typedef为匿名结构体创建一个别名，从而使得它可以被引用：

typedef struct

{

//...

} A; //定义匿名结构体的别名为A

9. 在C和C++中struct和typedef struct的区别

　　在C和C++有三种定义结构的方法。

　　【1】这种方法可以在c或者c++中定义一个S1结构

typedef struct {

int data;

int text;

} S1;

　　【2】这种定义方式只能在C++中使用，而如果用在C中，那么编译器会报错，Class类的简化版本

struct S2 {

int data;

int text;

};

　　【3】这种方法并没有定义一个结构，而是定义了一个s3的结构变量，编译器会为s3内存。

struct {

int data;

int text;

} S3;

　　使用方式如下：

void main()

{

S1 mine1;// OK ,S1 是一个类型

S2 mine2;// OK,S2 是一个类型

S3 mine3;// eooro,S3 不是一个类型

S1.data = ;// ERRORS1 是一个类型

S2.data = ;// ERRORS2 是一个类型

S3.data = ;// OKS3是一个变量

}

　　另外，对与在结构中定义结构本身的变量也有几种写法

　　// 这种写法只能在C++中使用，相当于类的定义

struct S6 {

S6* ptr;

};

　　//下面是错误的，

　　这是一种在C和C++中都是错误的定义，因为在定义结构体内部，此结构体还没有建立，编译器还没有识别此typedef定义的新别名。

typedef struct {

S7* ptr;

} S7;

// 这是一种在C和C++中都是错误的定义

　　如果在C中，我们可以使用这样一个“曲线救国的方法“

typedef struct tagS8{

tagS8 * ptr;

} S8;

10. struct和typedef struct再分析

　　（1）首先，在C中定义一个结构体类型要用typedef:

typedef struct Student

{

int a;

}Stu;

　　于是在声明变量的时候就可：Stu stu1;

　　如果没有typedef就必须用struct Student stu1;来声明

　　这里的Stu实际上就是struct Student的别名。

　　另外这里也可以不写Student（于是也不能struct Student stu1;了）

typedef struct

{

int a;

}Stu;

　　但在c++里很简单，”相当于简单的类“，直接

struct Student

{

int a;

};

　　于是就定义了结构体类型Student，声明变量时直接Student stu2；

　　（2）在c++中如果用typedef的话，又会造成区别：

　　前者stu1是一个变量，后者stu2是一个Student2类型别名

struct Student

{

int a;

}stu1;//stu1是一个变量

typedef struct Student2

{

int a;

}stu2;//stu2是一个结构体类型

使用时可以直接访问stu1.a

但是stu2则必须先 stu2 s2;

然后 s2.a=;

　　（3）掌握上面两条就可以了，不过最后我们探讨个没多大关系的问题

　　如果在c程序中我们写：

typedef struct

{

int num;

int age;

}aaa,bbb,ccc;

这算什么呢？

我个人观察编译器（VC6）的理解，这相当于

typedef struct

{

int num;

int age;

}aaa；

typedef aaa bbb;

typedef aaa ccc;

　　也就是说aaa,bbb,ccc三者都是结构体类型。

　　声明变量时用任何一个都可以,在c++中也是如此。

　　但是你要注意的是这个在c++中如果写掉了typedef关键字，那么aaa，bbb，ccc将是截然不同的三个对象。

10. struct _x1{ ...}x1; 和 typedef struct _x2{ ...} x2; 有什么不同？？？

　　前者X1是_X1类型的变量；

　　后者X2是_X2类型的另一个别名，还是这个类型。

　　即：前者是定义了类_x1和_x1的对象实例x1, 后者是定义了类_x2和_x2的类别名x2

11. 用struct和typedef struct 定义一个结构体有什么区别？为什么会有两种方式呢？

struct Student

{

int a;

} stu;

typedef struct Student2

{

int a;

}stu2;

　　事实上，这个东西是从C语言中遗留过来的，typedef可以定义新的复合类型或给现有类型起一个别名

　　在C语言中，如果你使用
struct xxx
{
}; 的方法，使用时就必须用 struct xxx var 来声明变量，而使用
typedef struct
{
}CCC的方法就可以写为 CCC var;
不过在C++中已经没有这回事了，无论你用哪一种写法都可以使用第二种方式声明变量，这个应该算是C语言的糟粕。

12. C++结构体提供了比C结构体更多的功能，如默认构造函数，复制构造函数，运算符重载，这些功能使得结构体对象能够方便的传值。

　　比如，我定义一个简单的结构体，然后将其作为vector元素类型，要使用的话，就需要实现上述三个函数，否则就只能用指针了。

#include <iostream>

#include <vector>

 using namespace std;

struct ST

{

    int a;

    int b;

    ST()  //默认构造函数

    {

        a = ;

        b = ;

    }

    void set(ST* s1,ST* s2)//赋值函数

    {

        s1->a = s2->a;

        s1->b = s2->b;

    }

    ST& operator=(const ST& s)//重载运算符

    {

        set(this,(ST*)&s)

    }

    ST(const ST& s)//复制构造函数

    {

        *this = s;

    }

};

int main()

{

    ST a ;  //调用默认构造函数

    vector<ST> v;

    v.push_back(a);  //调用复制构造函数

    ST s = v.at();  //调用=函数

    cout << s.a <<"  " << s.b << endl;

    cin >> a.a;

    return ;

}

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